3. 지반조사 성과

3.1 광역조사

3.1.1 선형구조 분석

3.1.1.1 위성영상 분석

- 과업구간을 포함하는 광역적인 지역에 대한 영상분석으로 식생 분포와 지형적 발달 요건을 고려한 선형구조 분석

- 광역 지역에 대한 분석을 통해 과업 구간에 발달하는 선형구조의 방향성 및 성격 유추

- 단층, 분포암종 분석 등 결과의 지반조사 방향 설정의 기초 자료 반영

3.1.1.1.1 위성영상 분석결과

3.1.1.1.1.1 위성영상

- 과업 지역의 Landsat 위성영상

- Landsat 위성영상 분석도

3.1.1.1.1.2 분석내용요약

(1) 과업구간을 포함하는 광역적인 지역에 대한 영상분석으로 식생 분포와 지형적 발달 요건을 고려한 선형구조 분석

(2) 대규모의 선형구조 방향을 따라 수계가 형성되기도 함

(3) 육지에 속하는 고흥군 일대와 소록도 지역은 주로 NE방향의 선형구조가 발달하며, 거금도 지역은 NE 방향 이외에 NW방향의 선형구조가 다수 발달하고 있음

(4) 위성영상 분석 결과 과업지역 일대는 크게 A, B, C 지역으로 구분할 수 있으며, 각각의 특징은 다음과 같음

- A 지역 : 소록도 지역으로, 편마암 지대를 반영함. 주로 NE계열의 선형구조 발달

- B 지역 : 거금도 북서부 지역으로 편마암 지대를 반영하며 NE와 NW계열의 선형구조 발달

대체적으로 낮은 구릉성 산지와 경작지로 구성되며 풍화토의 심도가 깊음

- C 지역 : 육지인 고흥군 일대, 거금도 중부 및 남부와 동부 지역으로 화강암 지대를 반영하며 거금도 C 지역은 편마암으로 구성된 B 지역에 비해 높은 산지를 형성하고 있음

(5) 보다 상세한 선형구조 분석은 DEM 음영기복도를 통해 실시

3.1.1.1.2 분석결과 활용방안

- 광역적 범위의 선형구조 분석을 통해 과업지역 내의 선형구조 분포특성 예측 및 분석 방향 수립

- 과업 지역의 구조구 선정 및 지표 지질 조사의 기초 자료로의 활용

- 노선 선정 및 지반조사 방향 설정의 기초 자료로 활용

3.1.1.2 DEM 음영기복도 분석

- 과업구간 주변의 상세 선형구조 분석

- 1:5,000 수치지도에 의한 음영기복도 작성으로 선형구조의 발달 방향 확인

- 선형 구조의 빈도 및 연장에 대한 가중치 분석을 통한 선형구조의 분포특성 파악 및 지질구조와의 연관성 해명

3.1.1.2.1 분석 결과

(1) 1:5,000 수치지도를 이용한 DEM 음영기복도 분석

(2) 선형구조 방향 분석

(3) 연장 가중치 부여

- 과업구간 일대에 대한 DEM 음영기복도를 분석하여 선형구조를 추출한 결과, 크게 세가지의 set으로 구분됨

- Set 1은 북동방향으로 발달하는 선형구조로, 과업지역 중 가장 높은 빈도수를 나타내며, Set 2는 북서방향으로 다소 집중성이 낮게 나타나고 있고 Set 3는 남북방향으로 발달하는 선형구조로 빈도수는 상대적으로 낮음

- 연장에 대한 가중 해석 결과 전체적으로 동일한 양상을 나타내나 set 3의 경우 상대적으로 연장성이 높아 빈도수가 높게 나타나고 있음

3.1.1.2.2 과업 노선과 교차하는 선형구조 상세 특성 분석

- DEM 음영기복도 분석결과 파쇄대 가능성이 “중” 이상인 곳은 거금도에 5개소, 소록도에 1개소로 나타남

- 선구조가 반드시 파쇄대를 동반하는 것은 아니지만 일반적으로 선구조부분에서 파쇄대의 징후가 관찰되므로 현장지질조사 및 탐사기법을 이용하여 파쇄대의 유무를 파악해야 할 것으로 판단됨

- 파쇄대로 확인된 곳은 구조물 위치변경 혹은 보강공법을 검토해야 함

3.1.1.3 해저지형도 분석

- 과업구간 내 교량이 위치하는 소록도~대화도~거금도 사이의 해저 지형 및 선형구조 분석

- 과업지역이 섬과 바다로 구성된 점을 감안하여, 수치지형도에 의한 선형구조 분석시 해저 부분에 대한 선형구조 추출이 불가능함

- 해저지형도를 이용하여 DEM 음영기복도를 작성하여 해저에 대한 선형구조를 추출하고 이를 섬 지역에서 추출된 선형구조와 연계하여 전체적인 분포 패턴 분석

3.1.1.3.1 분석결과

(1) 지형도를 이용한 DEM 음영기복도

- 거금도~소화도, 대화도~소록도 사이의 해저지형에 대한 음영기복도를 작성한 결과, 대략 5개의 선형구조가 관찰됨.

- 노선부근에 대해서만 음영기복도를 작성함으로써 4번을 제외한 다른 선형구조의 연장성을 추정불가

- 북서 방향의 선형구조 2개, 북동 방향 1개, 동서방향으로 2개가 추출됨

- 추출된 선형구조 모두 노선과 교차함

3.1.1.3.2 거금도~소화도, 대화도~소록도 사이의 해저 구간 선형구조 상세 특성 분석

3.1.2 광업권 조사

3.1.2.1 조사목적 및 방법

(1) 조사목적

지하자원 채굴에 따른 공동존재 여부를 파악하여 지반침하 가능성 판단 및 보상액 산정

(2) 조사방법

- 산업자원부 광업등록사무소 등록 현황 열람

- 한국자원연구소 등록광물 분포도 확인

- 지역주민 탐문조사, 관할관청 방문조사

3.1.2.2 광업권조사결과

본 과업구간 및 주변지역을 포함하여 12개소의 광구를 조사한 결과 현재 설정된 광업권은 없는 것으로 나타났으며, 구조물의 영향을 미치는 공동이나 폐갱도 없는 것으로 확인됨

3.1.3 지형 및 지질특성 분석

3.1.3.1 지형특성 분석

(1) 고해상도 위성영상(ICONOS)에 의한 지형 분석

(2) 산계

- 거금도와 소록도는 바다로 둘러싸인 섬지역이라는 지형적인 특성상 복잡한 지형적 특성을 보이지는 않음

- 거금도 중앙부의 화강암 지대는 높은 산지를 형성함으로써 이 일대를 섬으로 만든 지형적 원인을 제공함

- 과업노선이 분포하는 거금도 서북부 지역은 완만한 구릉성 산지를 보이는 편마암 지대로서, 높은 산지를 형성하는 화강암 지대에 비해 높은 토지 이용률을 보임

(3) 수계

- 수계는 섬의 중앙에서 해안으로 발달하고 있으며 대체로 작은 하천을 이룸

3.1.3.2 지질특성 분석

3.1.3.2.1 지질개요

- 과업지역은 선캠브리아기의 지리산 편마암복합체와 쥬라기의 화강암 및 암맥으로 구성됨

- 편마암은 과업지역 전반에 걸쳐 대부분을 차지하고 있음

- 편마암은 안구상 편마암, 흑운모 호상 편마암, 화강암질 편마암으로 구분되며 이들은 층서적으로 서로 반복되어 나타나거나 혹은 화강암질 편마암이 다른 두 편마암을 관입한 형태로 나타남

- 소록도 지역의 경우, 세 종류의 편마암이 모두 나타나며 습곡이나 충상단층(Thrust Fault)에 의해 반복되어 나타남

- 거금도 지역은 화강암질 편마암이 거의 모든 지역에 걸쳐 분포하고 있으며 나머지 두 편마암은 소규모의 포획된 형태로만 관찰됨

- 편마암을 관입하고 있는 화강암은 소록도 북단 및 터널구간에 주로 분포하고 있으며 이 외에도 과업지역 전반에 걸쳐 소규모의 관입상으로 나타남

- 암맥은 편마암 및 화강암을 관입하면서 과업지역 전반에 걸쳐 나타나며 주로 소록도 지역에서 북동방향으로 분포하고 있음

- 과업지역 전반에 걸쳐 나타나는 편마암은 최하부의 안구상 편마암과 그 상부에 화강암질 편마암 및 흑운모 호상 편마암으로 구성되는데, 화강암질 편마암은 층서적으로 안구상 편마암 상부에 놓이거나 혹은 안구상 편마암 내에 분포하기도 함

- 이는 안구상 편마암과 흑운모호상편마암 형성 이후, 화강암질 편마암의 관입에 의한 것으로 해석됨

3.1.3.2.2 지질각론

3.1.3.2.2.1 안구상 편마암

(1) 분포

- 소록도 북부 및 남부지역에 분포

- ENE 주향방향으로 분포

(2) 암상의 특성

- 석영- 장석질의 우백대와 흑운모질의 우흑대의 반복에 의한 엽리 발달

- 엽리에 평행하게 거정질의 장석 반정에 의한 안구상 구조 발달

- 엽리를 습곡축면으로 하는 미세 습곡 구조 발달

(3) 노선과의 관게

- 소록도 노선 구간 중 3곳에서 교차됨

- 교차 구간 : STA. 5+000~5+240, 6+280~6+370, 6+460~6+740

- 엽리의 주향방향은 노선 방향과 대체로 사교하며, 경사 방향은 노선 종점부로 향함

- 따라서 터널구간에 안구상 편마암이 나타날 경우, 굴진 방향에 따라 불리할 수 있음

(4) 공학적 특성

- 화강암질 편마암에 비해 상대적으로 풍화에 약하며 이방성이 강함

- 엽리면을 따라 균열이 발생하기 쉬움

- 터널이나 교량 기초에 위치할 경우 상대적으로 불안정한 암반이 예상됨

- 비탈면, 갱구부 등의 깎기에 의해 노출될 경우 풍화 진행도가 높아질 우려가 있음

(5) 소록도 해안가에 발달하는 노두 사진

(6) 노두 암상 사진

- 우백대와 우흑대의 엽리가 발달

(7) 노두 암상 사진

- 우백대와 우흑대의 엽리가 발달하며 장석이 안구상으로 배열

(8) 안구상 편마암의 현미경 박편 사진

- 주로 석영과 운모류(흑운모)로 구성되며, 장석규가 소량(10% 미만)관찰됨

- 정장석과 사장석의 비율은 8:2

- 현미경 하에서는 안구상 구조를 잘 관찰할 수 없으나 안구를 이루는 주 광물은 주로 석영임

3.1.3.2.2.2 흑운모 호상 편마암

(1) 분포

- 소록도 북부 및 남부지역에 분포

- ENE 주향방향으로 분포

(2) 암상의 특성

- 석영-장석질의 우백대와 흑운모질의 우흑대의 반복에 의한 엽리 발달

- 엽리를 습곡축면으로 하는 미세 습곡 구조 발달

(3) 노선과의 관계

- 소록도 노선 구간 중 2곳에서 교차됨

- 교차 구간 : STA. 5+380~5+440, 6+400~6+460

- 엽리의 주향방향은 노선 방향과 대체로 사교하며, 경사 방향은 노선 종점부로 향함

- 따라서 터널 구간에 흑운모 호상편마암이 나타날 경우, 굴진 방향에 따라 불리할 수 있음

(4) 공학적 특성

- 화강암질 편마암에 비해 상대적으로 풍화에 약하며 이방성이 강함

- 엽리면을 따라 균열이 발생하기 쉬움

- 터널이나 교량 기초에 위치할 경우 상대적으로 불안정한 암반이 예상됨

- 비탈면, 갱구부 등의 깎기에 의해 노출될 경우 풍화 진행도가 높아질 우려가 있음

(5) 노두 사진

(6) 암상 사진

- 상부에 화강암질 편마암이 관찰됨

(7) 노두 암상 사진

- 우백대와 우흑대의 엽리 발달

(8) 현미경 박편 사진

- 주로 석영과 흑운모로 구성되어 있으며, 소량의 장석류를 포함

- 장석류의 경우 대부분 정장석으로 구성

- 석영입자의 신장 배열과 운모류의 정향 배열에 의해 엽리면이 정의

- 엽리면을 따른 강한 응력-변형 이방성을 갖을 것으로 예상됨

3.1.3.2.2.3 화강암질 편마암

(1) 분포

- 소록도 및 거금도 전역에 걸쳐 넓게 분포

- 소록도 지역의 경우, ENE 주향방향으로 분포

- 거금도 지역의 경우, 서쪽은 북동 및 북북동 방향의 주향을 가지나 동쪽은 북서 방향으로 발달

(2) 암상의 특성

- 거정질의 석영 및 장석 반정의 발달

- 구성 광질의 결정이 대체로 매우 크게 발달하고 있음

- 안구상 편마암이나 흑운모 호상 편마암에 비해 상대적으로 미약한 엽리가 관찰됨

- 다른 두 편마암을 관입한 형태 또는 화강암질 편마암 내부에 다른 두 편마암을 포획한 형태로 관찰됨

(3) 노선과의 관계

- 소록도 노선 구간 중 5곳과 거금도 전 구간에 분포

- 교차 구간 : STA. 0+000~5+000, 5+240~5+380, 5+440~5+640, 5+720~6+280, 6+370~6+400, 6+740~6+780

(4) 공학적 특성

- 안구상 편마암이나 흑운모 호상 편마암에 비해 상대적으로 풍화에 강함

- 화강암질 편마암 내부에 안구상 편마암이나 흑운모 호상 편마암이 포획되어 있는 경우, 상대적인 풍화도의 차이에 의해 불안정성이 가증될 위험이 있음

(5) 노두사진

(6) 노두 암상 사진

- 장석과 석영이 거정질로 발달하고 있음

(7) 노두 암상 사진

- 화강암질 편마암 내에 안구상 편마암이 포획된 모습이 관찰됨

(8) 현미경 박편 사진

- 석영, 장석과 소량의 흑운모, 녹니석 및 석류석으로 구성되어 있으며 장석의 경우 대부분 정장석으로 구성

- 흑운모는 벽개면을 따라 녹니석화 되어 있음

- 석영의 경우 재결정화작용을 받음

3.1.3.2.3 화강암 및 암맥

(1) 소록도 북부 해안가에 발달하는 화강암의 노두 사진

(2) 화강암의 노두 암상 사진

- 석영, 장석 및 흑운모의 광물 조합으로 구성

(3) 소록도 해안가에 나타나는 암맥의 노두 사진

- 사진은 편마암을 관입한 모습

(4) 화강암의 현미경 박편 사진

- 주로 석영, 장석, 운모로 구성되며 장석류는 사정석과 정장석의 비율이 2:8로 구성

(5) 암맥의 현미경 박편 사진

- 반정은 장석들로 주로 구성되었을 것으로 판단되나 후기 풍화의 영향으로 심한 변질작용을 받음

- 석리는 주로 정장석, 흑운모 및 녹니석으로 구성, 소량의 석영을 함유

3.1.3.2.4 지구조 진화사

- 과업지역에 분포하는 지층 및 지질구조의 진화사 분석

- 각 지층의 형성 과정과 현재의 지층 분포 상태를 규명

3.1.3.2.4.1 1단계 (안구상 편마암과 흑운모 호상 편마암의 형성)

- 소록도 일대에서 발달하는 안구상 편마암(사진 왼쪽) 및 흑운모 호상 편마암(사진 오른쪽)의 노두사진

- 이 두층은 우흑대와 우백대의 엽리가 잘 발달하며 선캠브리아기에 형성된 과업지역 최하부 지층임

3.1.3.2.4.2 2단계 (관입상의 화강암질 편마암 형성)

- 2단계에서는 화강암질 편마암이 안구상 편마암이나 흑운모 호상 편마암의 내부 또는 경계부에 관입상으로 발달

- 화강암질 편마암은 내부에 안구상 또는 흑운모 호상 편마암을 포획하기도 함

3.1.3.2.4.3 3단계 (충상단층(Trust Fault)과 습곡에 의한 편마암의 반복)

- 화강암질 편마암의 형성 이후, 북동 내지 동북동 방향의 충상단층과 이에 수반된 습곡에 의해 편마암층들이 서로 반복되어 나타남

- 주로 소록도 지역에서 이같은 분포를 나타내고 있음

3.1.3.2.4.4 4단계 (쥬라기 화강암의 관입)

- 3단계 이후, 쥬라기 화강암의 관입이 이루어짐

- 화강암은 소록도 북부의 과업 종접무와 터널 구간 일부에 발달하고 있으며, 이 밖에 전 조사지역에서 소규모의 관입된 모습이 관찰되기도 함

3.1.3.2.4.5 5단계 (암맥의 관입)

- 화강암의 관입 이후, 그동안에 형성된 모든 지층을 관입하는 암맥(Dyke) 형성

3.1.3.2.4.6 6단계 (남북 방향의 주향이동 단층에 의해 각 지층의 이동 및 변위 발생)

- 암맥의 관입 이후, 남북 방향의 주향이동 단층에 의해 변위 발생

- 소록도의 중앙부를 중심으로 서쪽은 아래(남쪽)방향으로 동쪽은 위(북쪽)방향으로 이동

- 주향이동단층은 위 사진(암맥 변위)에서 나타나듯이 정단층의 성격을 갖음

3.1.3.2.5 각 구역별 지질특성 분석

3.1.3.2.5.1 거금도 및 대화도 구간

(1) 지질도

(2) 엽리 방향 Plotting

(3) 엽리 Rose Diagram

- 엽리 방향은 북동~동서~북서 세 방향으로 연속적으로 나타나는 경향을 보임

- 이는 거금도 지역의 편마암이 남북 방향의 습곡축을 가지는 습곡 구조로 형성됨을 지시함

- 거금도 지역은 화강암질 편마암으로 구성

- 화강암질 편마암 내에 소규모로 안구상 편마암이나 흑운모 호상 편마암이 협재하기도 함

- 소록도에 비해 다양한 방향의 엽리 발달

(4) 사진설명

(4.1) 화강암질 편마암의 노두 사진

- 주로 밝은색을 띄며 거성질의 석영 및 장석 발달

(4.2) 거금도 서쪽 해안가에 발달하는 편마암 및 화강암의 관입 노두 사진

(4.3) 흑운모호상편마암의 암상 사진

- 상부에 화강암질 편마암이 관찰

(4.4) 거금도 도로 비탈면에 분포하는 화강암질 편마암의 노두 사진

(4.5) 대화도 동쪽 해안가에 발달하는 화강암질 편마암 노두 사진

- 주로 괴상으로 발달하거나 미약한 엽리가 관찰됨

(4.6) 대화도 남단의 앵커 기초 부근의 노두 사진

- 화강암질 편마암 분포

3.1.3.2.5.2 소록도구간

(1) 지질도

(2) 엽리 방향 Plotting

(3) 엽리 Rose Diagram

- 엽리 방향은 N71E/42W와 N51E/53E에 집중됨

- 두 방향의 엽리는 북동 방향의 습곡축을 지시함

- 소록도 지역은 북부의 화강암을 비롯하여 안구상 편마암, 흑운모 호상 편마암, 화강암질 편마암이 습곡과 충상단층에 의해 반복되어 나타남

- 과업노선을 따라 세 종류의 편마암이 반복되어 나타나며 종점부 및 터널구간에 화강암이 분포함

(4) 사진설명

(4.1) 소록도 충상단층 노두 사진

- 오른쪽은 화강암질 편마암, 왼쪽은 흑운모 호상 편마암

(4.2) 흑운모 호상 편마암에 나타나는 소규모의 습곡 구조

(4.3) 흑운모호상 편마암의 암상 사진

- 상부에 화강암질 편마암이 관찰됨

(4.4) 소록도 중앙부에 나타나는 주향이동 단층 노두 사진

- 암맥의 이동 및 변위가 잘 나타남

(4.5) 편마암층을 관입한 화강암 노두 사진

(4.6) 소록도 일대에 분포하는 안구상 편마암의 노두 암상 사진

- 엽리가 잘 발달하고 있음

3.1.3.2.5.3 소록도 구간 충상단층의 개요

(1) 충상단층의 형성모식도

(1.1) 충상단층 모식도

- 지구조적인 횡압력에 의해 지층이 절단되어 하부 지층이 상부 지층 위로 올라옴으로써 형성되는 충상단층은 나중(Younger)에 형성된 지층 상부에 먼저(Older) 형성된 지층이 놓여지게 되는 역층서를 이루게 되며, 동일한 지층의 반복 및 습곡구조를 형성함

(1.2) 주향이동단층에 의한 충상단층 및 습곡구조의 형성관계 모식도

- 과업지역의 중앙을 남북으로 절단하는 주향이동단층은 위의 모식도와 같이 충상단층 및 습곡구조를 형성하기도 함

(2) 본 과업구간의 충상단층 형상

(2.1) 충상단층지역의 지질종단면도

- 지질 연대상 먼저 형성된 흑운모호상편마암이 화강암질 편마암 위에 놓이는 역층서형태

(2.2) 검토 내용

- 본 과업구간의 충상단층은 선캠브리아기에 형성된 흑운모호상편마암이 지질연대상 더 나중에 형성된 화강암질편마암위에 놓이는 역층서형태를 이루고 있음

- 본 구간은 소록터널이 지나도록 계획되어 있어 터널설계시 이를 고려하여야 할 것으로 판단되며 단층유무의 정확한 파악을 위한 추가조사가 필요함

(3) 단층과 터널과의 영향 관계

- 단층의 방향은 A, B, C와 같이 주향이 터널방향과 평행하게 위치할수록 더 많은 문제점을 유발하며 주향과 상관없이 터널과 교차하는 단층의 경사가 저각일수록 위험성이 큼

- 본 과업구간의 충상단층은 주향이 터널방향과 직각으로 형성되어 있어 큰 위험성은 없을 것으로 판단되나 단층에 수반되는 파쇄대의 영향이 있을 것으로 사료되므로 단층대를 통과하는 구간은 추가조사를 통해 파쇄대를 확인한 후 보강대책을 수립하도록 계획

3.1.4 불연속면 특성분석

- 광역조사 결과 구분된 구조구별 불연속면의 공학적인 특성 분석

- 간격, 연장, 방향성에 대한 통계적 분석으로 분포 현황 파악 및 절리망 작성

- 조사선(Scanline) 방법과 조사창(Window)방법에 따른 절리군 분포 특성 정량화 기법 비교 검토

3.1.4.1 조사 위치 및 현황

- 소록도 교대 부근 1개소에 대한 선조사 및 앵커 기초 부근과 터널 갱구부 불연속면 개략 조사 실시

- 거금도 교대 부근 1개소에 대한 선조사 및 터널 갱구부 불연속면 개략 조사 실시

- 대화도 교대 부근 3개소에 대한 선조사 실시

- 대화도 교대 부근 1개소(3×2m)에 대한 면조사 실시

3.1.4.1.1 조사선(Scanline)항목 및 개요

3.1.4.1.2 조사창(Window)항목 및 개요

3.1.4.2 구역별 조사 결과

3.1.4.2.1 소록도(북측앵커리지기초 부근) : SC-1

(1) 현황

- 분포 암상 : 안구상 편마암( 화강암질 편마암 협재)

- 조사 구간 : 소록도 남쪽 해안가 (북측앵커리지기초부근)

(2) 방향성 분석

(3) 간격분석

(4) 불연속면 연장분석

(5) JCS 분석

(6) ISRM 기준에 의한 불연속면 특성 분석

- 간격(Spacing)

- 연장(Persistence)

- 틈새(Aperture)

- 거칠기(Roughness)

(7) 불연속면 특성 분석 종합

(8) 3D 및 2D 절리망 생성

- 3D 대표 절리망 생성

- 노선과 평행한 대표 단면

- 노선과 수직인 대표 단면

3.1.4.2.2 거금도 교대 부근 : SC-2

(1) 현황

- 분포 암상 : 화강암질 편마암

- 조사 구간 : 거금도 교대 부근의 기존 도로 사면

(2) 방향성 분석

(3) 간격 분석

(4) 불연속면 연장 분석

(5) JCS 분석

(6) ISRM 기준에 의한 불연속면 특성 분석

- 간격(Spacing)

- 연장(Persistence)

- 틈새(Aperture)

- 거칠기(Roughness)

(7) 불연속면 특성 분석 종합

(8) 3D 및 2D 절리망 생성

- 3D 대표 절리망 생성

- 노선과 평행한 대표 단면

- 노선과 수직인 대표 단면

3.1.4.2.3 대화도 1 : SC-3

(1) 현황

- 분포 암상 : 화강암질 편마암

- 조사 구간 : 대화도 북부 해안가 (교각 기초 부근)

(2) 방향성 분석

(3) 간격 분석

(4) 불연속면 연장 분석

(5) JCS 분석

(6) ISRM 기준에 의한 불연속면 특성 분석

- 간격(Spacing)

- 연장(Persistence)

- 틈새(Aperture)

- 거칠기(Roughness)

(7) 불연속면 특성 분석 종합

(8) 3D 및 2D 절리망 생성

- 3D 대표 절리망 생성

- 노선과 평행한 대표 단면

- 노선과 수직인 대표 단면

3.1.4.2.4 대화도 동쪽 해안 사면 : SC-4

(1) 현황

- 분포 암상 : 화강암질 편마암(안구상 및 흑운모 호상 편마암 협재)

- 조사 구간 : 대화도 동쪽 해안가

(2) 방향성 분석

(3) 간격 분석

(4) 불연속면 연장분석

(5) JCS분석

(6) ISRM 기준에 의한 불연속면 특성 분석

- 간격(Spacing)

- 연장(Persistence)

- 틈새(Aperture)

- 거칠기(Roughness)

(7) 불연속면 특성 분석 종합

(8) 3D 및 2D 절리망 생성

- 3D 대표 절리망 생성

- 노선과 평행한 대표 단면

- 노선과 수직인 대표 단면

3.1.4.2.5 대화도 남측앵커리지기초 부근 : SC-5

(1) 현황

- 분포 암상 : 화강암질 편마암

- 조사 구간 : 대화도 서쪽 해안가 (앵커 기초 부근)

(2) 방향성 분석

(3) 간격 분석

(4) 불연속면 연장 분석

(5) ISRM 기준에 의한 불연속면 특성 분석

- 간격(Spacing)

- 연장(Persistence)

- 틈새(Aperture)

- 거칠기(Roughness)

(6) 불연속면 특성 분석 종합

(7) 3D 및 2D 절리망 생성

- 3D 대표 절리망 생성

- 노선과 평행한 대표 단면

- 노선과 수직인 대표 단면

3.1.4.2.6 대화도 남동쪽 해안 사면 조사창 조사 : WIN-1

(1) 조사창 조사 결과

(2) 분석내용

- Set 1의 경우는 선조사 결과로부터 얻은 확률밀도함수(f(l)s)와 조사창 결과로부터 확률밀도함수(f(l)w)가 큰 차이를 보이고 있는 반면, Set 2와 3은 거의 유사한 결과를 나타냄

- 이러한 결과는 Set 1의 엽리면으로 그 분포 특성 상 연장성이 우세하여 조사창에 의한 조사시 조사여건의 한계로 Truncation Bias에 의한 오차를 포함하고 있기 때문일 것으로 판단됨

- Set 2와 3의 경우는 Set 1에 비해 상대적으로 그 평균 자취 길이가 작아 조사시 설정한 조사창에서도 충분히 그 분포 특성을 반영한 것으로 해석됨

3.1.4.3 불연속면 개략 조사

- 본 과업노선 구간은 불연속면 조사를 위한 노두(암반)의 노출이 빈약하여 과업구간 인근지역에 위치한 소규모의 노두에 대해 불연속면의 방향성만을 측정하여 개략적인 조사를 실시

- 불연속면 개략 조사 구간은 거금도 터널 갱구부(종점부), 소록도 터널 갱구부(종점부), 소록도, 대화도 및 앵커리지 기초 부근을 대상으로 함

- 불연속면 개략 조사 구간은 향후 시추조사 및 공내촬영을 통해 획득된 절리 자료를 이용하여 불연속면 특성 분석을 실시하여야 할 것으로 예상됨

3.1.4.3.1 조사위치도

3.1.4.3.2 조사결과요약

3.1.4.4 엽리분포조사

(1) 거금도

- 주항은 N10~40°E이며 경사는 30~50°SE나 습곡구조가 발달하여 거금터널내 소규모 습곡이 발달할 가능성이 크며, 부분적으로 불연속면의 변화가 클것으로 추정됨

- 엽리분포 특성상 거금터널 굴착방향에 따른 안정성에는 영향이 없을 것으로 판단됨

(2) 소록도

- 주향은 주로 N40~70W이며 경사는 15~45°NE로 대체로 단사구조를 이룸

- 소록터널내 굴착 진행방향은 종점에서 시점측으로 굴착하는 것이 유리함

3.1.5 광역조사 종합 및 예비조사 위치선정시 고려사항

3.2 예비조사성과분석

3.2.1 예비조사 개요

3.2.1.1 예비조사 착안사항

- 사전조사 결과 분석에 의해 수립된 조사 범위 및 항목을 고려하여 시행

- 노선의 평면적인 구성과 종단계획에 영향을 미치는 토질 및 지질공학적 자료획득

- 인공위성영상판독에 의해 나타난 지질구조선의 확인과 구조물에 미치는 영향 판단

- 해상교량구간 노선선정을 위한 해저지형 및 지층분포상태 파악

3.2.1.2 예비조사 수행과정

3.2.1.2.1 조사항목

(1) 해상음파탐사

- 10m×10m 간격

(2) 해상탐사

- 반사법탄성파탐사

- 굴절법탄성파탐사

(3) 육상탐사

- 탄성파탐사

- 전기비저항탐사

(4) 해상시추(예비시추)

(5) 공내재하시험

(6) 핸드오거보링조사

3.2.1.2.2 결과분석

(1) 해저지형 및 지층파악

- 해저지형 DEM 음영기복분석

- 지층구성상태, 기반암 심도

- 지질구조적 이상대 파악

(2) 육상구간 지층특성 분석

- 깎기, 터널구간 지층상태파악

- 단층대 및 파쇄대 확인

(3) 해상교량 노선별 지층확인 및 해상탐사결과 보완

(4) 예상노선대별 변형특성치 파악

(5) 연약지반 분포유무 판정

3.2.1.2.3 결과활용

(1) 해상교량 설계

- 해상교량 노선선정 자료

- 단층, 파쇄대를 배제한 교각위치 선정

(2) 터널설계

- 터널구간내 파쇄대 확인 및 보강대책수립

- 시추조사와 병행하여 미시추구간 지반등급 결정

(3) 깎기설계

- 굴착난이도 평가 (토공분류)

- 암반구간 굴착면 경사결정

3.2.1.3 조사구간

- 예비조사 구간

3.2.2 해상구간 물리탐사 성과

3.2.2.1 탐사항목 선정

3.2.2.1.1 탐사항목 및 목적

(1) 음파탐사

- 과업구간에 대한 수심분포, 암초지역 및 해저협곡 등의 해저지형 분포 특성파악

- 해상 DEM 음영기복도 작성을 통한 해저지질 구조분석

- 반사법, 굴절법탐사시 병행한 음향측심결과와 비교하여 해상탐사의 정확도 향상

(2) 굴절법 탐사

- 해저지층의 지층별 탄성파속도(Vp)분포 파악

- 반사법 단면은 시간영역 단면의 값이므로 굴절법탐사를 통해 심도영역으로 전환하여 각 지층의 연속적인 분포심도 파악

(3) 반사법 탐사

- 해저지형의 형태, 암반노출지역, 지질구조대 파악

- 지층의 구성상태 및 분포심도, 기반암 분포상태 파악 -〉 노선선정 자료로 활용

- 반사패턴 분석을 통한 퇴적물 분포상태 및 구성물질 파악

3.2.2.1.2 탐사수량

3.2.2.2 음파탐사성과

3.2.2.2.1 음파탐사 측선

3.2.2.2.2 음파탐사결과

3.2.2.2.2.1 해상전구간

- 과업구간내 최대 수심구간은 대화도에서 북측으로 180m 정도 떨어진 곳으로 수심은 EL.-36m정도임

- 소화도, 대화도 부근은 수심이 급격하게 변하는 구간으로 노선선정 및 기초위치 선정시 이에 대한 고려가 필요함

3.2.2.2.2.2 거금도~대화도 구간

(1) 해저지형

(1.1) 사진 1

(1.2) 사진2

- 소화도~거금도 구간 최대수심은 EL.-25m 미만이나 해저지형 기복이 심하고 암초가 발달한 복잡한 해저지형 형성

- 특히 소화도 남서쪽은 지형기복 심하고 간조시 암초노출

- 대화도 남측 해저 사면부 및 소화도 남동측 해저 사면부는 급경사 지역 : 소화도구간 사면경사 : 2/10~3/10

- 대화도 남측에는 해저지형도상에 구조선이 발견되어 파쇄대 가능성 있음

- 소화도~거금도 사이에 해저 계곡부 형성으로 파쇄대 예상

(2) 노선 및 기초위치 선정시 고려사항

(2.1) 수심

- 거금도~소화도 : EL - 20m 내외

- 소화도~대화도 : EL - 24m 내외

-〉 소화도에 접근할수록 수심이 줄어드는 형상으로 기초심도를 감소시킬 수 있음

(2.2) 지형 및 지질구조

- 소화도 남서쪽 및 대화도 남쪽은 비교적 급한 경사지형을 이루고 있으며, 소화도 부근은 암초 발달로 노선에 불리

- 거금도~소화도 및 대화도 남쪽에 파쇄대 예상

(2.3) 고려사항

- 본 구간은 거금연도교의 접속교로 예정된 구간으로 소화도 부근에 노선을 근접시킬 경우 수심측면에서는 유리할 수 있으나 암초발달에 의한 불규칙한 지형으로 기초시공 등에는 불리할 것으로 예상

- 특히 거금도~소화도 사이의 해저계곡부는 파쇄대를 형성할 것으로 예상되므로 기초계획시 이를 고려하여야 할 것임.

3.2.2.2.2.3 대화도~소록도 구간

(1) 해저지형

- 대화도 북측 주변부는 급경사지역 형성

- 대화도 주변 수심이 급격히 증가하는 형태이며, 해저 채널에서 유속이 빠른 지역에 해당, 최대수심이 EL-36m이상으로 과업구간 중 수심이 가장 깊은 지역

- 해저지질구조분석결과 대화도 북측 160m 정도에 구조선이 나타나므로 이 구간에 파쇄대 가능성 있음

- 대화도 및 소록도 주변을 제외한 섬 사이의 구간은 수심 EL-30~36m 정도의 해저 평탄면 형성

- 해저 평탄면 중간은 해저 퇴적층(점토질, 모래 자갈질)이 존재, 볼록 렌즈모양으로 수심은 EL-20~30m

- 소록도 남측 주변부는 대화도구간에 비해 해저면 경사가 완만

(2) 노선 및 기초위치 선정시 고려사항

(2.1) 수심

- 최대 수심은 EL-36m이며 해저 평탄구간의 경우에도 EL-30~36m정도의 깊은 수심을 보임

- 대화도 및 소록도 부근으로 갈수록 수심은 줄어드는 형상이므로 기초심도를 감소시킬 수 있음

- 남북방향으로의 수심 변동은 있으나 동서 방향으로 수심 변동 폭이 크지 않으므로 노선선정보다는 기초위치 선정에 영향이 클 것으로 예상

(2.2) 지형 및 지질구조

- 대화도~소록도 구간(주경간 교량구간)은 접속교 구간에 비해 지형 기복이 심하지 않음

- 대화도 주변은 비교적 급경사 지형을 이루고 있으며, 소록도 주변은 완경사 지형을 보임

- 대화도 북측에 구조선이 예상되므로 기초위치 선정시 이를 고려하여야 할 것임

(2.3) 고려사항

- 본 구간은 거금연도교의 주경간교로 예정된 구간으로 수심이나 지질구조대 분포가 노선 결정에 미치는 영향은 크지 않을 것으로 예상됨

- 기초 위치는 수심을 고려할 경우 대화도 및 소록도 가까이에 위치하는 것이 경제성에서 유리할 것으로 사료되며, 구조선예상지역 및 최대수심구간은 피하는 것이 좋을 것으로 판단됨

3.2.2.3 해상반사법탐사

3.2.2.3.1 반사법탐사측선

(1) 거금도~대화도 구간 : 접속교 노선 및 교각위치 선정에 활용 (중점사항 : 노선선정)

- Section 1 측선 : 소화도 접근노선에 대한 노선검토를 위해 시행

- Section 2 측선 : 소화도 이격노선에 대한 노선검토를 위해 시행

- 거금도~소화도 사이의 해저계곡부의 파쇄대 여부 확인

(2) 대화도~소록도 구간 : 주경간교 노선 및 교각위치 선정에 활용 (중점사항 : 주탑위치 선정)

3.2.2.3.2 반사법 탐사결과에 의한 지층상태 요약

지층구성 상태는 퇴적층, 풍화대, 기반암으로 구성되어 있음

(1) 고기 변성암 성분의 기반암 및 풍화층의 상부를 피복하는 층후 10m 내외의 미고결 퇴적층(Vp = 1,600~2,000m/sec)

(2) 고기 변성암으로 구성된 기반암(Vp = 3,100~3,600m/sec) 및 원 지반의 풍화로 인해 변질되고 연약해진 풍화암(Vp = 2,200m/sec)

3.2.2.3.3 풍화암 및 기반암 분포형태

풍화암 및 기반암은 미고결 퇴적층으로 얇게 피복된 해저면 평탄구역을 제외한 지역, 조사 해역의 약 70% 에 해당하는 면적에서 해저면에 노출되어 분포

3.2.2.3.4 퇴적층 분포형태

- 퇴적층은 소록도~대화도 구간의 해저면 평탄지역에 분포

- 퇴적층 분포 수심은 EL.-30m~-36m 부근으로 본 해역에서 수심이 가장 깊은 곳에 해당

3.2.2.3.5 대표적인 반사단면 분석결과

(1) 소화도 근접측선

- Reflection section[after processing]

- Interpretation section

(2) 소화도 이격측선

- Reflection section[after processing]

- Interpretation section

(3) 결과

- 음파탐사에서 확인된 거금도~소화도간 해저계곡부는 풍화대가 깊게 분포하여 파쇄대로 판단됨

- 대화도 북측에 기반암 노출구간 존재 -〉 기초계획에 참고

- 접속교구간(거금도~대화도)의 기반암 심도는 소화도에서 멀어질수록 깊어지는 양상

3.2.2.3.6 구간별 탐사결과 분석

3.2.2.3.6.1 거금도~대화도 구간(접속교 구간)

(1) RKH-7

- Reflection section[after processing]

- Interpretation section

(2) 반사패턴

- 해저지면의 심한 지형기복으로 반사 신호가 매우 혼탁하며, 기반암 식별이 쉽지 않음

(3) 탐사결과

- 해저면 및 기반암 분포가 복잡하고 불규칙한 양상이며 소화도 남측은 암초노출

- 거금도~소화도 해저계곡부 하부에 깊은 풍화대층 분포, 파쇄대 방향 N70E~N80E

(4) 설계고려사항

노선 및 기초위치 선정시 고려사항

- 소화도에 접근할수록 기반암 심도는 얕아지는 양상이므로 기초근입심도를 줄일 수 있어 경제성에서 유리하나 해저면의 지형기복이 심해 시공성에 문제가 있음

- 해저계곡부 위치에 파쇄대가 넓고 깊게 분포하므로 기초위치로 부적당함

3.2.2.3.6.2 접속교 파쇄대 구간 분석

(1) [RKV3]

- Reflection section[after processing]

- Interpretation section

(2) [RKV4]

- Reflection section[after processing]

- Interpretation section

(3) [RKV5]

- Reflection section[after processing]

- Interpretation section

(4) 분석결과

- 종방향 탐사시 확인된 거금도~소화도 구간의 파쇄대를 횡단면(RKV3, RKV4, RKV5)에서도 확인

- 종방향 탐사단면과 횡방향 탐사단면을 종합해 볼 때 음파탐사에서 나타난 해저계곡부를 따라 파쇄대가 존재하고 있을 것으로 예상됨

3.2.2.3.6.3 대화도~소록도 구간(주경간교 구간)

(1) 종방향 탐사결과

(2) 횡방향 탐사결과(대화도 북단 100m, 200m 이격된 위치의 횡단면)

- RSV3

- RSV5

(3) 반사패턴

- 기반암 내부는 무반사 패턴(결정질암)

(4) 탐사결과

- 대화도 북측 경사지형구간에 기반암 노출

- 대화도~소록도의 중앙부에 점토질 퇴적층이 렌즈상으로 분포

- 최고수심구간에 EW 방향의 파쇄대 존재

(5) 설계고려사항

노선 및 기초위치 선정시 고려사항

- 동서방향(노선횡방향)으로 기반암 심도변화가 크지 않아 노선 선정시 특이 사항 없음

- 기반암 분포가 해저 Channel 형태를 이루고 있으므로 기초근입심도에 따른 시공성, 경제성을 고려하여 기초위치를 선정해야 하며 파쇄대를 배제하여야 할 것임.

3.2.2.4 해상굴절법탐사

3.2.2.4.1 해상굴절법탐사 위치

3.2.2.4.2 굴절법탐사결과

- 해저 퇴적층의 속도분포는 간극비, 지중응력 등에 의해 좌우되며, 특히 상부퇴적층의 경우 간극비가 감소함에 따라 속도 값이 증가하고, 조립질 모래나 사암은 퇴적 깊이에 따라 다양한 속도 범위를 나타냄

- 동일기원 암반에서 차별 풍화를 받은 경우 층 간 속도구분이 뚜렷하지 않음

- 퇴적층, 기반암면이 평탄하지 않을 경우 층 간 속도 구분이 곤란 (해저협곡 및 섬 주변부)

- 대화도~거금도구간 : 해저면 및 기반암의 굴곡이 심하여 세밀한 층 간 속도 구분이 어려워 해상시추조사결과와 연계하여 종합분석이 필요함

3.2.2.4.2.1 거금도~대화도 구간(접속교 구간)

(1) 굴절법탐사 해석단면

(2) 분석내용

- 퇴적층에 해당하는 제1층 및 제2층은 뚜렷하게 관찰되지 않는 것으로 보아 퇴적층 두께가 매우 얇게 분포되어 있을 것으로 판단됨

- 또한 해저면이 매우 불규칙하게 형성되어 있어 풍화대와 기반암의 경계구분이 모호한 경우가 많으므로 시추조사와 연계하여 종합분석해야 할 것으로 판단됨

3.2.2.4.2.2 대화도~소록도 구간(주경간교구간)

(1) 굴절법탐사 해석단면(주시곡선)

(2) 분석내용

- 주경간교 구간중 대수심부에서는 접속교구간에 비해 퇴적층에 해당하는 제1층 및 제2층의 속도대가 뚜렷하게 관찰됨 (퇴적층이 발달되어 있음)

- 접속교구간에 비해 해저면은 평탄한 편이며 풍화대와 기반암 경계가 모호하게 형성되어 있는 경우가 많아 주탑위치에서는 시추공수를 증가시켜 정확한 지층상태 파악이 필요

3.2.2.4.3 해상탄성파탐사 종합분석

- 반사법탄성파탐사와 굴절법탄성파탐사를 종합하여 광역적인 기반암 분포도를 작성

- 접속교(거금도~대화도)구간은 기반암 분포가 불규칙한 반면 주경간교(대화도~소록도)구간은 비교적 평탄

- 기반암 분포형태를 검토하여 노선선정 및 기초위치 결정에 활용

3.2.2.4.3.1 구간별 분석

(1) 접속교 구간 (거금도~대화도)

- A노선(기본설계노선)과 B노선(대안2노선)은 소화도와 이격된 곳에 위치하며 평균적인 기반암심도가 C노선(대안3노선)에 비해 깊게 나타남

- C노선(대안3노선)은 소화도에 근접하고 있어 해저면 및 기반암 분포가 불규칙하게 나타남

- 대화도 서측지역(A노선)이 동측지역(B, C노선)에 비해 풍화대가 깊은 경향을 보임

(2) 주경간교구간

- 주경간교 구간은 A, B, C 노선 모두 수심 및 기반암 분포차이는 심하지 않음

- 대화도 북측으로 200m 정도 위치에 파쇄대가 위치하고 수심 및 기반암 심도가 깊은 구간이 있어 기초위치 선정시 이를 고려하여야 할 것으로 판단됨

3.2.3 해상구간 예비시추 성과

3.2.3.1 개요

- 해상탐사결과로부터 파악된 해저지층상태를 분석하여 노선선정을 위한 비교 검토노선(3)을 설정 -〉 기본설계노선(A), 대안노선(B, C) 등의 세 종류

- 거금도~대화도의 접속교 구간의 경우 해저지층 상태가 불규칙하여 탐사결과에 모호한 점이 있어 시추조사를 통해 이를 보완할 필요가 있음

- 예비시추조사는 접속교구간에 대한 3가지 노선별로 실시

3.2.3.1.1 예비시추조사위치

- 기본설계노선 A : 기본설계 시추공 BR-1, BR-2, BR-3 / 금회예비시추공 : BH-5

- 대안2노선 B : BH-6, BH-7, BH-8, BH-9

- 대안3노선 C : BH-10, BH-11, BH-12, BH-13

3.2.3.2 예비시추종단면도

3.2.3.2.1 기본설계노선 A 예비시추종단

- 상부퇴적층은 대부분 실트섞인 모래로 구성되어 있으며 대체로 느슨~보통 조밀한 상태임

- 퇴적층의 두께는 대부분 3m 미만으로 탄성파탐사시 접속교 구간에서 퇴적층이 제대로 관찰되지 않은 것과 관계가 있는 것으로 판단됨

- 풍화대인 풍화토 및 풍화암은 2~10m 의 두께로 나타나며 불규칙한 분포를 보임

- 기반암은 편마암으로 이루어져 있으며 절리 및 균열이 발달한 편임

3.2.3.2.2 대안노선 B 예비시추종단

- 상부퇴적층은 대부분 실트섞인 모래로 구성되어 있으며 두께가 1m 미만으로 탄성파탐사결과와 유사

- 풍화대(풍화토 및 풍화암)의 두께가 5.2~26.8m 정도로 불규칙하게 분포하며, BH-11의 경우 탄성파탐사에서 나타난 파쇄대의 영향인 것으로 판단됨

- 기반암은 편마암으로 이루어져 있으며 기본노선구간에 비해 암반상태가 양호한 편임

3.2.3.2.3 대안노선 C 예비시추종단

- 상부퇴적층은 대부분 실트섞인 모래로 구성되어 있으며 두께가 50cm 미만으로 탄성파탐사결과와 일치

- 풍화대(풍화토 및 풍화암)의 두께가 5.0~20m 정도로 불규칙한 분포를 보이며, B노선과 마찬가지로 BH-7은 탄성파탐사에서 나타난 파쇄대의 영향인 것으로 판단됨

- 기반암은 편마암으로 이루어져 있으며 기본노선구간에 비해 암반상태가 양호한 편이나 수심이나 기반암 심도는 B노선(대안2노선)에 비해 얕게 분포하므로 기초저면 계획심도를 줄일 수 있을 것으로 사료됨

3.2.3.3 해상탐사결과 및 예비시추조사결과 종합분석

3.2.3.3.1 예비조사결과에 의한 노선별 검토내용 요약

(1) 기본노선 (A노선)

- 대화도 동측으로 기반암 심도, 수심 모두 불리

(2) 대안2노선 (B노선)

- 대화도 서측에 위치, 소화도에 근접

- A, C 노선에 비해 기반암심도 얕으나 기반암상태 불규칙

(3) 대안3노선 (C노선)

- 대화도 서측에 위치, 소화도에 이격

- B노선에 비해 기반암심도 깊으나 기반암 분포가 일정

-〉 대화도 동측을 지나가는 노선이 유리

-〉 기반암 심도 및 분포 상태를 고려하여 B, C 노선 사이에 최적노선 선정

3.2.4 공내재하시험

3.2.4.1 개요

- 노선별 예비시추와 병행하여 공내재하시험을 시행하여 기초지반의 변형특성을 파악

- 변형특성이 노선에 미치는 영향을 검토

3.2.4.2 시험성과

(1) 시험성과 요약

(2) 시험성과 분석

- 변형계수는 RQD와 대체적인 비례관계를 보이며 6,192~122,921kgf/㎠ 범위로 교량기초 지지층의 변형계수로는 적절한 값이나 값 차이가 커서 부등침하 검토가 반드시 필요할 것으로 판단됨

- 대안2노선에 비해 대안3노선의 변형계수가 크게 나타나지만 선구조나 풍화대의 영향으로 노선전체의 특성을 대표한다고 볼 수는 없음

3.2.5 육상구간 물리탐사성과

3.2.5.1 탐사항목 선정

3.2.5.1.1 탐사항목 및 목적

(1) 전기비저항 탐사

- 지표에서 구조물의 예정노선을 따라 탐사를 수행하여 지표하부의 전반적 지질상태를 규명하고 조물에 영향을 주는 파쇄대 등 지질적 이상대 파악

- 광역조사(선구조분석)에서 파악된 단층파쇄대의 확인 및 범위 파악

- 터널구간은 시추조사, 암석시험결과와 연계하여 지보패턴선정을 위한 지반종류판정

(2) 지표면탄성파 탐사

- 깎기구간 : 지층구분 및 토공작업성 판정 (토공/리핑/발파)

- 터널구간 : 파쇄대 등의 지질이상대 파악, 터널갱구부 지층상태파악(터널계획심도가 40m 이내이므로 지표면 탄성파탐사로도 적정단면산출가능)

- 상세조사(시추조사 등) 위치 선정을 위한 판단자료 제공

- 내진설계정수 산정시 지층의 탄성파속도(Vp) 제공

3.2.5.1.2 탐사수량

3.2.5.2 전기비저항탐사성과

3.2.5.2.1 거금터널

3.2.5.2.1.1 탐사위치

3.2.5.2.1.2 탐사단면

- 광역조사시 구조선이 지나가는 구간 : STA.1+480, 1+900 (제3편 1.1 선형구조편 참조)

- STA.1+480 구간에 나타난 저비저항대는 구조선와 일치하나 터널과 80m 정도 이격되어 있고 쌓기 구간이므로 큰 영향은 없을 것으로 판단됨

- 터널상부1D 및 터널심도에서 저비저항대가 나타나는 구간 : STA.1+700~1+730 (지반분류시 고려요망)

3.2.5.2.1.3 거금터널 구간별 상세분석

(1) A구간

- 터널시점 전면부에 해당하는 STA. 1+500~1+620 구간에서는 전기비저항치가 100~1900Ωm 값을 보이는 저비저항 이상대가 나타나며 이는 선형구조분석시 파악된 구조선과 일치함

- 저비저항대와 터널갱구와의 이격거리가 80m이상으로 터널의 안정성에는 영향을 미치지 않을 것으로 판단됨

(2) B구간

- STA.1+620~1+650 구간에서 작은 이상대를 보임

- STA.1+680~1+740 구간은 240~460Ωm의 낮은 비저항이상대가 나타나며, 이는 암반의 절리에 따라 발달한 균열대에 의한 것으로 보임

- 터널 시공시 STA.1+710~730 구간은 터널의 진행 방향과 사교하는 이상대가 위치하는 것으로 탐사결과 나타남

(3) C구간

- STA.1+760~1+880 구간은 900~4000 Ωm값을 보임

- STA.1+800~1+840 부근에서 460~740 Ωm 정도의 낮은 저비저항을 보이는 이상대가 위치함

(4) 분석결과

- 거금터널구간중 STA.1+700~1+730에서 터널상부 1D 심도까지 저비저항대가 관찰되므로 확인시추조사를 시행하여 파쇄대 여부를 파악하도록 계획함

- 터널지반등급 산정시 저비저항대를 고려하여 지반등급을 하향조정하고 터널지보패턴선정에도 이를 반영하도록 하였음

3.2.5.2.2 소록터널

3.2.5.2.2.1 탐사위치

3.2.5.2.2.2 탐사결과

(1) A구간

- 소록앵커리지에 해당하는 5+140 ~5+200 구간에서는 전기비저항치가 460~5300Ωm 정도임

- 5+140~5+160 구간에서 작은규모의 이상대가 나타나지만 해수의 영향을 받은 것으로 판단됨(실제 이상대는 아닌 것으로 사료됨)

(2) B구간

- 소록터널의 중심부에 해당하는 STA.5+200~5+550 구간에서는 전기비저항치가 약 400~15000Ωm 값을 나타냄

- 터널구간의 전반부는 비교적 높은 전기비저항값을 나타냄

- STA.5+400~5+450 구간에서 약 400~1200Ωm 의 낮은 전기비저항 이상대가 깊게 분포하는 것으로 나타남

(3) C구간

- STA.5+550~5+660 구간은 약 400~8000Ωm 이상임

- 본 구간에서는 전기비저항치가 상부에서 하부로 갈수록 증가하는 양상임

3.2.5.2.2.3 단층파쇄대 예상지역 상세분석(전기비저항탐사)

(1) 단면 1

- STA.5+460~480m지점, 5+530~5+570m, 5+530~570m 지점에서 400~1300Ωm 정도의 낮은 비저항 이상대가 나타남

- STA.5+460~480의 저비저항대는 충상단층대와 일치하고 있음

(2) 단면 2

- 전기 비저항치가 하부로 갈수록 증가하는 양상

- 터널의 상부의 넓은 범위에 저비저항 이상대가 나타남

- 저비저항 이상대는 터널상부로부터 1D~2D 이상 떨어져 있어 직접적인 영향은 없을 것으로 사료됨

(3) 단면 3

- 전기 비저항치가 하부로 갈수록 증가하는 양상

- 터널 우측 상부에 저비저항 이상대가 나타남

- 저비저항 이상대는 터널상부로부터 1D 이상 떨어져 있어 직접적인 영향은 없을 것으로 사료됨

(4) 단면 4

- 전기 비저항치가 하부로 갈수록 증가하는 양상임

- 터널 우측 상부에 저비저항 이상대가 나타남

- 저비저항 이상대는 터널상부로부터 1D 정도 떨어져 있어 간접적인 영향을 받을 것으로 판단됨

(5) 단면 5

- 전기 비저항치가 하부로 갈수록 증가하는 양상임

- 터널의 우상부에 저비저항 이상대가 나타남

- 저비저항 이상대는 터널상부로부터 1D 정도 떨어져 있어 간접적인 영향을 받을 것으로 판단됨

3.2.5.2.2.4 소록터널 파쇄대구간 전기비저항탐사결과 종합

- 소록터널 STA.5+340~5+450 구간에서 400~1200Ωm 규모가 큰 이상대가 나타나나 STA.5+420, 5+440, 5+460, 5+480 지점의 횡측선으로 탐사를 추가 실시한 결과 대부분 터널 우측상부에 저비저항 이상대가 관찰됨

- 소록터널 종단 STA.5+540~5+560 구간 상부에서 나타나는 낮은 비저항치는 본선노선과 우측으로 50m 이격한 측선과의 비교결과 일정한 방향성을 갖고 있음. 상부 토사층에 의하여 나타나는 것으로 판단됨

- 저비저항 이상대는 터널과 대부분 1D~2D 정도 이격되어 있어 직접적인 영향은 없을 것으로 사료되나 지반등급 산정시에는 이를 고려하여야 할 것으로 판단됨

3.2.5.2.3 소록교 구간

(1) 탐사위치

(2) 탐사결과

- 본 탐사구간에서의 전기비저항치는 약 18 ~ 3000Ωm의 값을 나타냄

- STA.5+980~6+040, 6+210~6+240 상대적 낮은 값으로 나타남

- STA.6+130 구간의 좁게 나타나는 저비저항 구간은 늪지에 따른 영향으로 추정됨

3.2.5.2.4 깎기구간

3.2.5.2.4.1 탐사위치

3.2.5.2.4.2 구간별 탐사결과

- 본 탐사구간에서의 전기비저항치는 약 100~1600Ωm 값을 나타냄

- 전기비저항치 이상대는 STA.0+050~0+130, 0+280~0+350m 구간에서 약 400~300Ωm의 낮은 저항값을 보임

(1) 제2깎기구간(STA.2+400~2+580)

- 본 탐사구간에서의 전기비저항치는 약 100~4500Ωm 정도임

- 전기비저항 이상대는 STA.2+440 ~2+500 구간에서 약 200~1100Ωm정도의 비교적 낮은 저항값을 보이며, 이는 기반암층에 발달된 절리에 의해서 나타나는 것으로 판단됨

- STA.2+560 지역에 풍화대의 영향에 의한 80~240Ωm의 비저항 이상대가 나타남

(2) 제3깎기구간(STA.2+610~2+760)

- 본 탐사구간에서의 전기비저항치는 약 80~4500Ωm 값을 나타냄

- STA.2+600~2+760 구간의 상부에서 이상대가 나타나며 선형구조분석에서 파악된 구조선과 동일위치임

- 그러나 본 구간은 모두 토사로 구성되어 있어 비탈면의 안정성에는 별다른 영향을 미치지 않을 것으로 판단됨

(3）제4깎기구간(STA.2+780~2+900)

- 본 탐사구간에서의 전기비저항치는 약 80~1100Ωm 값을 나타냄

- 상부에서 하부로 갈수록 저항값이 증가하는 양상을 보임

- STA.2+800~2+900 구간의 상부에서 전기비저항 이상대가 나타나는데 이는 풍화대에 의한 것이라 판단됨

3.2.5.3 탄성파탐사성과

3.2.5.3.1 거금도

3.2.5.3.1.1 탐사위치

3.2.5.3.1.2 탐사결과

- 토사층에 해당하는 700m/s이하의 층두께는 0.5~10.0m, 풍화암에 해당하는 700~1200m/s는 0.5~5.2m의 분포심도를 보이며, 암반(연암)에 해당하는 1900m/s 이상은 6.2~16.5m의 분포심도를 보임

- STA.1+610~650에서 매우 큰 저속도 이상대가 관찰되므로 설계시 반영이 필요하며, STA.1+670~720 구간은 풍화대가 매우 깊게 분포

- STA.1+790~800m, STA.1+840~850 구간은 작은 규모의 이상대가 나타남

3.2.5.3.1.3 상세분석

(1) A구간

- 토사층에 해당하는 700m/s이하의 층후는 1.5~4.1m, 풍화암층에 해당하는 700~1200m/s는 1.7 ~2.1m, 암반층에 해당하는 1200m/s이상은 4.7~6.8m의 분포심도를 보임

(2) B구간

- 토사층에 해당하는 700m/s이하의 층후는 2.7~10.0m, 풍화암층에 해당하는 700~1200m/s는 0.5~5.2m, 연암에 해당하는 1200m/s 이상은 2.0~5.9m의 분포심도를 보임

- STA.1+620~650 에서 저속도 이상대가 관찰되며 STA.1+670~720 구간은 풍화대가 매우 깊게 분포하고 있어 전기비저항탐사시 파악된 저비저항 이상대와 일치하는 결과를 나타냄

(3) C구간

- 토사층에 해당하는 700m/s이하의 층두께는 0.5~6.0m, 풍화암층에 해당하는 700~1200m/s는 0.9 ~4.0m, 연암에 해당하는 1200m/s 이상은 1.9~6.7m의 분포심도를 보임

- STA.1+790~800, 1+840~850은 작은 규모의 이상대가 나타나나 터널에는 영향이 없을 것으로 판단됨

3.2.5.3.2 소록터널

3.2.5.3.2.1 탐사위치

3.2.5.3.2.2 탐사결과

- 토사층에 해당하는 700m/s이하는 3.8~13.2m, 풍화토층에 해당하는 700~1200m/s는 0.6~10.0m의 분포심도를 보이며, 암반층(연암)에 해당하는 1900m/s 이상은 4.1~20.5m의 분포심도를 보임

- STA.5+440~460에 저속도대가 관찰되며 이는 지표지질조사 및 선구조분석내용(충상단층)과 일치되게 나타나므로 이 구간에 대한 상세한 추가조사가 요구됨

3.2.5.3.2.3 구간별 상세분석

(1) 소록도앵커리지

토사층에 해당하는 700m/s이하는 7.0~13.2m, 풍화암층에 해당하는 700~ 1200m/s는 0.6~7.4m, 암반층(연암)에 해당하는 1200m/s 이상은 1.2~3.8m의 분포심도를 보임

(2) A구간

- 토사층에 해당하는 700m/s이하는 3.8~12.1m, 풍화암층에 해당하는 700~1200m/s는 1.3~9.6m의 분포심도를 보이며, 암반층(연암)에 해당하는 1200m/s 이상은 1.8~5.8m의 분포심도를 보임

- STA.5+440~460에 저속도대가 관찰되며 이는 지표지질조사 및 선구조분석내용(충상단층)과 일치되게 나타나므로 이 구간에 대한 상세한 추가조사가 요구됨

(3) B구간

토사층에 해당하는 700m/s이하는 3.8~12.6m, 풍화암층에 해당하는 700~1200m/s는 4.1~10.0m의 분포심도를 보이며, 암반층(연암)에 해당하는 1200m/s 이상은 1.3~6.0m의 분포심도를 보임

3.2.5.3.3 금진 I · C구간(STA.0+100~0+300)

3.2.5.3.3.1 탐사위치

3.2.5.3.3.2 탐사결과

- 본 탐사측선은 전반적으로 리핑영역이 비교적 깊은 심도까지 분포하고 있으며 속도층은 비교적 수평적인 분포양상을 보임

- 토사층에 해당하는 700m/s이하는 4.3 ~ 10.9m, 풍화암층에 해당하는 700 ~ 1200m/s는 4.9 ~ 12.3m의 분포심도를 보임

- 암반층(연암)에 해당하는 1200m/s 이상은 2.5 ~ 5.1m의 분포심도를 보임.

- 수평적인 속도층 분포를 보이고 있어서 주의할 만한 저속도 이상대는 관찰되지 않으며, 풍화대가 깊게 분포하고 있어 설계시 반영이 필요

3.2.5.3.4 제2~제4깎기부(STA.2+400~2+900)

3.2.5.3.4.1 탐사위치

3.2.5.3.4.2 탐사결과

(1) 제2깎기부(STA.2+400~2+580)

- 본 탐사측선은 전반적으로 리핑영역이 매우 깊은 심도까지 분포

- 토사층에 해당하는 700m/sec 이하는 2.6~9.0m, 풍화암층에 해당하는 700~1200m/sec는 4.4~14.2m에 위치하고 있음

- 암반층(연암)에 해당하는 1200m/sec 이상의 속도층은 3.2~19.4m의 분포심도를 보임

- STA.2+480~2+500의 1200~1900m/sec 속도층 구간에서 저속도 이상대가 발달하고 있으나 계획고하 10m에 위치하고 있어 비탈면 안정에 미치는 영향은 없을 것으로 판단됨

(2) 제3깎기부(STA.2+610~2+760)

- 토사층에 해당하는 700m/sec 이하는 4.1~15.2m, 풍화암층에 해당하는 700~1200m/sec는 2.4~19.2m의 분포심도를 보임

- 암반층(연암)에 해당하는 1200m/sec 이상은 3.0~14.2m의 분포심도를 보임

- STA.2+580에서 시작된 깊은 풍화대가 STA.2+710 까지 분포하며, STA.5+790~5+810 에서 저속도의 이상대가 발견되나 비탈면 계획고하 10m 이상 깊은 심도에 위치하고 있어 비탈면이 모두 토사로 구성되어 있으므로 비탈면 안정성에는 영향을 미치지 않을 것으로 판단됨

(3) 제4깎기부(STA.2+780~2+900)

- 본 구간에서는 속도층이 비교적 수평적인 분포양상을 보임.

- 토사층에 해당하는 700m/sec 이하는 3.8~11.9m, 풍화암층에 해당하는 700~1200m/sec는 9.1~14.6m의 분포심도를 보임

- 암반층(연암)에 해당하는 1200m/sec 이상은 3.0~14.2 m의 분포심도를 보임

- STA.5+790~5+ 810 에서 저속도의 이상대가 나타나나 비탈면이 모두 토사로 구성되어 있어 비탈면의 안정성에는 영향이 없을 것으로 판단됨

3.2.6 예비조사 성과요약 및 상세조사 위치선정시 고려사항

3.3 상세조사 성과분석

3.3.1 상세조사 개요

3.3.1.1 상세조사 착안사항

- 상세조사 결과 분석에 의해 수립된 조사 범위 및 항목을 고려하여 시행

- 단층 파쇄대 구간 정밀분석 및 특성 파악

- 해상교량구조물의 각 교대 및 교각별 안정성검토 및 단면설계를 위한 지반정수 제공

- 터널구조물의 갱구위치 결정, 지보패턴 선정 및 각종 해석을 위한 설계정수 제공

- 깎기, 토공 및 기타구조물의 횡단면 결정, 안정성 검토를 위한 지반정수 제공

3.3.1.2 상세조사 수행과정

3.3.1.2.1 조사항목

(1) 구조물별 상세시추조사

- 교량, 터널, 깎기, 토공 물양장 등

(2) 현장동적시험

- Suspension-PS검층

- 하향식탄성파탐사

(3) 실내동적시험

- Impact Echo 시험

- 공진주 시험

- 진동삼축압축시험

(4) 시추공간 상세지층조사

- 굴절법토모그래피

- S파 반사법탐사,MASW

- 탄성파토모그래피탐사

(5) 공내재하시험

(6) 공내전단시험

(7) SPT 에너지효율측정

(8) BIPS, Televiewer

(9) 지하수유향유속시험

(10) 현장투수, 수압시험

(11) 지하수수질분석시험

(12) 시추공시험발파

(13) 실내토질시험

(14) 실내암석시험

3.3.1.2.2 결과분석

(1) 각 구조물별 상세지층파악, 시험공으로 활용, 시료채취

(2) 현장내진설계정수 제공

- S파 반사법탐사

- MASW, 굴절법토모그래피

- Suspension-PS검층

- 하향식탄성파탐사

(3) 전단변형율 수준을 고려한 동적물성치 산정

- Impact Echo : 암시료

- 공진주시험 : 토사시료

(4) 터널갱구부 상세지층파악 및 파쇄대 확인

(5) 현장변형특성치 파악

(6) 풍화대 전단강도정수 파악

(7) 시추장비별 SPT 효율 파악

(8) 불연속면 특성분석

(9) 지하수 흐름방향 파악

(10) 현장 투수계수 측정

(11) 터널구간 지하수 수질분석

(12) 발파특성치 측정

(13) 토사의 기본물성, 강도 및 압밀특성 파악

(14) 암석의 기본물성, 강도특성, 변형특성, 절리면특성 파악

3.3.1.2.3 결과활용

(1) 구조물 기초근입심도결정

- 각종 구조물 상세위치선정

(2), (3) 내진설계

- 의사정적해석

- 다중모드스펙트럼해석

- 시간이력해석

- 액상화검토

(4) 터널갱구부 위치결정, 지보패턴선정

(5) 각종 구조물 변위검토

(6) 깎기비탈면 안정성해석

구조물지지력 산정

(7) 보정된 N치에 의한 설계정수 산정

(8) 암반 불연속체 해석

암반비탈면 안정성 검토

(9) 굴착에 따른 지하수거동해석

(10) 침투류해석

(11) 지하수수질에 의한 터널지보재 영향 및 배수된 지하수에 의한 환경오염검토

(12) 발파패턴설계, 진동영향검토

(13) 토사분류, 설계정수 산정

(14) 암반분류, 설계정수 산정

3.3.1.3 조사구간

- 거금도 구간

- 거금연도교 구간

- 소록도 구간

3.3.2 현장조사

3.3.2.1 현장조사 항목

3.3.2.1.1 조사항목 및 목적

(1) 해상시추조사

- 해상교량구간(주경간교, 접속교)의 각 교각별 상세지층구조파악, 물양장 설계

- 현장시험공으로 하여 현장특성치 파악

- 시료채취에 의한 토성, 암반분류 및 각종 설계정수 산정

(2) 육상시추조사

- 터널갱구위치 선정, 지보패턴 결정 / 육상교량 지지층 및 기초형식 선정

- 비탈면 토층구분(탄성파탐사와 연계), 횡단경사결정

- 현장시험공으로 활용하여 현장특성치 파악 및 설계정수 산정

(3)시험굴조사

- 토공구간의 시료채취 및 분류

- 다짐, CBR시험을 통한 포장설계, 토사재료의 적정성 파악

- 토공량 산정

3.3.2.1.2 조사수량

3.3.2.2 시추조사 성과

3.3.2.2.1 시추조사 방향

- 거금연도교 구간의 해상시추는 예비조사 성과분석을 반영하여 결정된 해상교량계획노선의 매 교대, 교각 및 앵커리지 구간에 대하여 시행

- 해상시추는 조사여건을 감안하여 기상, 파도 등에 영향을 최소화 할 수 있는 SEP Barge 이용

- 구조물의 규모를 감안하여 주탑은 매 기초마다 3공씩, 일반 교각은 매 기초마다 2공씩의 시추를 시행하였으며, 앵커리지 구간은 기초의 규모를 고려하여 5공씩의 시추조사를 시행하였음

- 각 교각은 입찰안내서 규정, 침하영향 범위를 감안하여 경암 2m이상의 심도까지 시행하였으며, 주탑기초 및 파쇄대 예상구간(EPY1)의 경우 최소 1공에 대해 주탑기초 폭 이상만큼 시추를 수행하여 상세한 지지층 상태를 파악

- 앵커리지의 경우 조사장비의 진입성 및 하중재하특성을 고려하여 조사위치를 선정하였으며 거동특성을 감안하여 불연속면에 대한 특성도 종합적으로 관찰하였음

- 접속교 구간의 경우 해상탐성파탐사결과를 사전에 분석하여 예상심도를 파악하여 효율적인 조사를 수행

3.3.2.2.2 시추조사 성과분석 주안점

3.3.2.2.3 거금도연도교 시추조사 성과

3.3.2.2.3.1 접속교 구간

(1) 시추조사 위치

(2) 시추조사 단면

(3) 시추결과 요약

(4) RMR 분류결과

- 암반 심도별로 산정된 RMR 분류결과로부터 지지층 근입심도의 적정성 판단

- RMR 산정결과로부터 기반암 분류, 전단강도 등의 설계정수 산정

(5) 시추결과 종합분석

- 퇴적층은 점토 및 패각을 함유하고 있으며, 풍화토는 중세립질 모래로 분해되며 조밀, 풍화암은 매우조밀한 상태

- 기반암은 편마암으로 화강암질편마암과 안구상편마암이 교호하여 나타나기도 하며, BH-17 경우에는 선구조의 영향을 받아 기반암 하부 3m정도의 풍화대가 나타나므로 이에 대한 영향검토가 필요함

(5.1) 심도별 RQD, RMR 추세분석

- 심도-RQD 상관관계

- RQD분포(확률)

- 심도-RMR 상관관계

- RMR분포(확률)

(6) 기초 위치별 지지층 분석

3.3.2.2.3.2 주경간교 구간

(1) 시추조사 위치

(2) 시추조사 단면

- 주탑(PY1)시추단면

- 주탑(PY2)시추단면

(3) 시추결과 요약

(4) RMR 분류결과

- 기초 지지층인 기반암의 분류, 전단강도 등의 설계정수 산정을 위해 RMR 분류 실시

- 암반 심도별로 산정된 RMR 분류결과로부터 지지층 근입심도의 적정성 판단

(5) 시추결과 종합분석

- 퇴적층은 느슨내지 보통조밀, 풍화토는 매우조밀, 풍화암은 암편을 다량 함유한 상태로 비교적 얇게 분포함

- 기반암은 편마암으로 상부는 절리 및 균열이 발달, 그 하부는 신선함

- 주탑PY1의 기반암 상태가 주탑PY2의 기반암 상태보다 양호하게 나타남

(5.1) 심도별 RQD, RMR 추세분석

- 심도-RQD 상관관계

- RQD분포(확률)

- 심도-RMR 상관관계

- RMR분포(확률)

3.3.2.2.3.3 앵커리지구간 시추조사 결과

(1) 시추조사 위치

(2) 시추조사 단면

(3) 시추결과 요약

(4) RMR 분류결과

(5) 시추결과 종합분석

(5.1) 남측앵커리지(중력식 앵커리지)

- 상부에 모래자갈의 퇴적토층이 얇게 분포하고 그 하부에 기반암인 연암이 존재함

- 연암의 RQD = 0~57% 정도로 기초의 지지층으로 충분할 것으로 판단됨

(5.2) 북측앵커리지

- 상부에 풍화대가 깊게 나타나고 그 하부에 연암, 경암이 존재함

- 상부 연암은 2~5m 두께로 절리가 발달 하나 경암은 RQD = 100에 가까운 상태로 매우 양호하므로 앵커체 및 정착부가 위치하기 적합한 지층으로 판단됨

(5.3) 심도별 RQD, RMR 추세분석

- 심도-RQD 상관관계

- RQD분포(확률)

- 심도-RMR 상관관계

- RMR분포(확률)

3.3.2.2.4 작업장(물양장)구간 시추조사성과

(1) 시추조사 위치

(2) 시추결과 요약

- 지층구성은 상부는 퇴적층으로 매우 연약한 실트질 점토, 느슨내지 조밀한 모래자갈층이 분포하며, 그 하부에 풍화토, 풍화암이 분포함 (연약지반 검토 필요)

- 기반암은 절리 및 균열이 발달되어 있고 풍화도는 보통내지 약간풍화 상태임

3.3.2.2.5 소록교 시추조사 결과

(1) 시추조사 위치

(2) 시추조사 단면

(3) 시추결과 요약

(4) RMR 분류결과

(5) 시추결과 종합분석

- 지층구성은 상부는 표토층이 얇게 분포하고 그 하부에 보통내지 조밀한 상태의 풍화토, 풍화암 순으로 분포함 (풍화대의 두께는 10m정도임)

- 기반암의 상부는 절리가 발달된 연암이 하부는 절리발달이 적고 신선한 경암이 분포함

- 소록교 P3~A2구간은 토층이 2.0m내 두께로 분포하며 그 하부에 기반암이 나타남

3.3.2.2.6 금진육교 시추조사 결과

(1) 시추조사 위치

(2) 시추조사 단면

(3) 시추결과 요약

- 지층구성은 상부는 보통내지 조밀한 상태의 풍화토가 존재하고 그 하부에 풍화암이 분포하며 풍화대의 두께는 20m 정도임

- 하부 연암은 절리 및 균열이 발달되어 있으며 심한풍화내지 보통풍화 상태임

3.3.2.2.7 거금터널구간 시추조사 결과

(1) 시추조사 위치

(2) 시추조사 단면

(3) 시추결과 요약

(4) RMR 분류결과

(5) 시추결과 종합분석

- 지층 상부는 느슨한 상태의 표토층이 존재하고 그 하부에 조밀한 상태의 풍화토가 분포함

- 기반암의 상부는 절리가 발달된 연암이 하부는 절리발달이 적고 신선한 경암이 분포함

(5.1) 심도별 RQD, RMR 추세분석

- 심도-RQD 상관관계

- RQD분포(확률)

- 심도-RMR 상관관계

- RMR분포(확률)

3.3.2.2.8 소록터널구간 시추조사 결과

(1) 시추조사 위치

(2) 시추조사 단면

(3) 시추결과 요약

(4) RMR 분류결과

(5) 수평시추

- 광역조사 및 예비조사(물리탐사)에서 파악된 충상단층의 확인을 목적으로 소록터널 중앙부에 연장 71m의 수평시추를 실시(시추공번 : TB-8)

(5.1) 횡단면도

(5.2) 수평시추 전경

(5.3) 암석코아 상태

(5.4) 수평시추 결과

- TB-8번공의 수평시추 결과, 시추지접에서 본선 터널쪽으로 약 60m 떨어진 지점에 파쇄대가 존재하는 것으로 보이며, 지표지질조사 및 물리탐사로부터 추정된 구조선과 상호 비교분석하여 파쇄대 위치 결정

(6) 시추결과 종합분석

- 전반적으로 지층 상부는 느슨한 상태의 표토층(또는 붕적층)이 얇게 존재하고 그 하부에 조밀내지 매우 조밀한 상태의 풍화토가 10m정도의 두께로 분포함

- 기반암의 상부는 연암이 하부는 암질상태가 매우 양호한 경암이 분포함

- 소록터널의 중앙부는 산림훼손 문제로 시추조사가 불가하여 노선중심에서 50m정도 이격된 곳에서 수직 및 수평시추를 실시. 시추결과 전반적으로 암질상태가 양호하나 전기비저항탐사에서 예측된 파쇄대(암편상)가 폭 4m정도로 형성되어 있음

(6.1) 심도별 RQD, RMR 추세분석

- 심도-RQD 상관관계

- RQD분포(확률)

- 심도-RMR 상관관계

- RMR분포(확률)

3.3.2.2.9 깎기구간 시추조사 결과

(1) 시추조사 위치

(2) 시추조사 단면

(2.1) 제1깎기구간(STA.0+030~0+290)

- 종단면

- 횡단면(0+220)

(2.2) 제2깎기구간(STA.2+400~2+580)

- 종단면

- 횡단면(2+460)

(2.3) 제3깎기구간(STA.2+610~2+760)

- 종단면

- 횡단면(2+660)

(2.4) 제4깎기구간(STA.2+780~2+900)

- 종단면

- 횡단면(2+880)

(2.5) 금지IC깎기구간(농로302호선 0+200~0+310)

- 종단면

- 횡단면(0+240)

(3) 시추결과 요약

(4) RMR 분류결과

(5) 시추결과 종합분석

- 제1깎기구간 : 지층 상부는 보통조밀 상태의 표토층이 얇게 존재, 하부에 조밀내지 매우 조밀한 상태의 풍화토(12m정도), 풍화암이 분포함

- 제2깎기구간 : 표토층, 풍화토, 풍화암, 연암 순으로 구분되며, 풍화암까지의 깊이는 약 10m정도이며, 하부 연암은 절리, 균열이 매우 발달되고 보통풍화 상태임

- 제3,4깎기구간 : 지층 상부는 보통조밀 상태의 표토층이 얇게 존재, 하부에 조밀내지 매우 조밀한 상태의 풍화토(15m정도)가 두껍게 분포함

- 금진교차로구간 : 토사층은 풍화토가 대부분이며, 풍화암까지의 깊이는 약 9m정도이며, 하부 연암은 절리, 균열이 매우 발달되고 보통풍화 상태임

(5.1) 심도별 RQD, RMR 추세분석

- 심도-RQD 상관관계

- RQD분포(확률)

- 심도-RMR 상관관계

- RMR분포(확률)

3.3.2.2.10 쌓기구간 시추조사 결과

(1) 시추조사위치

- 제1쌓기구간(STA.1+240~1+480)

- 제6쌓기구간(농로302호선 0+310~0+758)

(2) 시추조사결과요약

(3) 시추결과 종합분석

- 제1쌓기구간 : 본 지층은 전답토로서 지층상태는 상부에 매립층이 얇게 분포하며 표토층, 충적층, 풍화암 층서를 이루며, 지반고에서 풍화암까지 심도가 10m정도임

- 기반암인 연암은 파쇄가 심하고 심한풍화내지 보통풍화 상태임

- 제 6쌓기구간 : 지층상태는 제1쌓기구간과 유사함

3.3.2.2.11 기타구간(통로암거)

(1) 시추조사 위치

(2) 시추조사 단면

(3) 시추결과 요약

(4) 시추결과 종합분석

- 본 지층은 전답토로서 지층상태는 상부에 매립층이 얇게 분포하며 표토층, 풍화토, 풍화암 층서를 이루며, 지반고에서 풍화암까지 심도가 20m정도로 비교적 두껍게 형성됨

- BB-1의 경우는 상부퇴적층이 N치 10미만의 느슨한 사질토층으로 구성되어 있고 지하수위가 원지반하부 0.8m에 위치하고 있어 포화상태이므로 액상화 검토가 필요함

- 기반암인 연암은 파쇄가 심하고 심한풍화내지 보통풍화 상태임

3.3.2.3 시험굴조사 성과

(1) 시험굴조사 방향

- 깎기구간을 대상으로 총 9개소에 대해 가로×세로×높이 = 1m×1m×1m 이상의 시험굴을 조성하여 현장지반 상태의 육안파악, 현장들밀도시험, 시료채취를 위하여 시행

- 현장에서 채취된 흙 시료는 시험실에서 실내다짐 시험을 실시하여 다짐특성을 파악하여 토공설계에 활용하고, CBR을 측정하여 포장설계에 활용

(2) 시험굴조사 위치

(3) 시험굴조사 성과요약

- 시험굴조사지역의 흙의 종류는 주로 SM내지 CL이며 세립질임

- CBR값은 7.7~13.8의 분포를 나타냄

3.3.3 현장탐사

3.3.3.1 현장탐사 개요

3.3.3.1.1 조사 항목

(1)SWRA MASW 탐사

- S파 반사법탐사, MASW 탐사 : 북측앵커리지 구간 심도별 지층특성분석 및 동적물성치 산정

- 신기술적용 및 조사결과의 신뢰성 향상

(2) CWT탐사

- CWT(Curved Wave Tomography)탐사 (P파 및 S파) : 시추불가한 거금터널 파쇄대 구간 지층상태 파악

3.3.3.1.2 조사수

3.3.3.2 S파 반사법 탐사(Sheaf Wave Reflection Analysis)

- 지형상 시추가 불가능한 북측앵커리지 전면부의 지층 이상대 파악을 위해 실시

- S파 반사패턴 변화 감지로 이상대의 방향성 파악

- 다른 육상 탐사방법 (P파 반사법탐사, 굴절법탐사)에 비해 지형의 영향을 크게 받지 않음

3.3.3.2.1 탐사위치

3.3.3.2.2 탐사단면분석

3.3.3.2.2.1 S파 반사법 탐사단면

- Deconvolved Section

- Interpretation

3.3.3.2.3 탐사결과 분석

(1) 층구분

- S파 속도 360m/sec이상을 연암으로 구분하였으며 BH-43 등의 시추결과와 유사

(2) 절리및 파쇄구간

- 절리 : STA.5+122, 5+125 5+134, 5+144 위치에서 2층 반사면이 단절되는 수직절리 관찰

- 파쇄대 : STA.5+150~5+152 위치에서 반사신호가 미약한 파쇄구간 관찰

(3) 설계고려사항

- 북측앵커리지 전면부에 일부 수직절리가 있는 것으로 파악되나 절리의 방향과 하중작용방향을 고려할 때 Sliding 가능성은 없는 것으로 판단되므로 안정성에는 문제가 없을 것으로 판단됨

3.3.3.3 MASW 탐사

- 북측앵커리지(소록도)구간의 표면파 분포 특성에 따른 지층상태 파악을 위해 시행

- MASW 탐사는 특성상 주로 토사 및 풍화암 정도까지 유효한 시험이나 파쇄대 파악도 가능하므로 파쇄대의 발달여부를 간접적으로 파악할 수 있음

3.3.3.3.1 탐사위치

3.3.3.3.2 탐사단면

(1) MASW 탐사 단면

(2) 분석내용

- 표면파속도(VR)와 전단파속도(VS)는 거의 차이가 없으므로 MASW에서 구한 표면파속도를 전단파속도로 가정함

- 시험구간의 전단파속도 범위

Vs = 160~540m/sec

- 토사층 및 풍화암층 전단파속도

Vs = 360m/sec 이하

- 전단파속도가 360m/sec이상인 연암의 분포는 지표하 13.0~18.0m 정도로 분포하고 있어 시추조사결과와 유사한 경향을 나타냄

(3) 분석결과

- 앵커리지 STA.5+170 , 5+180~5+200 구간에 전단파속도가 상대적으로 낮은 구간이 존재하여 수직절리의 가능성이 있음

- 상기 저속도구간에 대한 시추조사(BH-47 : STA.5+170, BH-48 : STA.5+194)결과와 종합분석하여 이상유무를 파악

3.3.3.3.3 MASW탐사결과 및 시추조사결과의 연관분석

(1) 탐사 및 시추단면

- 앵커리지 인장재의 양단의 시추조사에서 나타난 지층상태는 상기 그림과 같음

- 기반암 상부를 이루는 연암의 경우 일부 파쇄된 상태이나 앵커리지 인장재가 근입된 부분인 경암에서는 RQD가 대부분 100에 이르는 매우 양호한 상태를 보임

- MASW탐사결과에서는 STA.5+181~STA.5+184 구간에 수직으로 발달한 저속도층이 관찰되었으나 시추조사에서는 확인되지 않았음

- 일부구간에 좁은 폭의 수직절리가 있을 수도 있으나 앵커리지의 하중작용방향을 고려할 때 큰 문제는 없을 것으로 판단됨

(2) S파 반사법 탐사와 MASW의 전단파속도 비교

- MASW 탐사는 표면파(V_R)로부터 전단파(Vs)를 유추하는 방법이며, V_R = (0.92~0.96)V_s 이므로 V_R≒V_s로 하여 V_s를 구하므로 S파 반사법 탐사에 비해 탄성파속도가 작게 나타남

- 따라서 MASW에서 구한 전단파속도는 실제보다 과소 평가된 것이라 볼 수 있음

- MASW 탐사는 특성상 깊은 심도까지는 탐사가 곤란하지만 본 과업구간의 앵커리지구조물과 같이 규모가 큰 구조물에서 시추공사이의 기반암 심도를 구하는데는 유용한 것으로 판단됨

3.3.3.4 굴절법 토모그래피 탐사(CWT : Curved Wave Tomography)

- 남측앵커리지구간(대화도 서측면)과 소록터널 파쇄대구간에 대한 지층상태를 상세파악

- 남측앵커리지 구간 : P파와 S파를 동시에 발진시켜 남측앵커리지 구간의 내진설계정수 산정

- 소록터널구간 : 예비조사시 파악된 충상단층(Thrust Fault)의 확인 (P파만 이용하였음)

소록터널 파쇄대는 녹지보전구역이므로 시추가 불가능하여 정밀탐사를 시행하여 확인

3.3.3.4.1 소록도 P파 굴절법토모그래피탐사

3.3.3.4.1.1 탐사위치

3.3.3.4.1.2 탐사측선배열

3.3.3.4.1.3 탐사결과

(1) 탐사결과단면

(2) 결과분석

- 터널예상심도의 P파 속도는 3,200m/sec로 대부분 경암에 해당

- STA.5+400~5+420 지점에 탄성파속도분포의 이상대가 관찰되어 예비조사결과와 일치

- 속도상의 급격한 변동이 있지 않는 것으로 보아 소규모 단층으로 예상됨

(3) 탐사 결론

- 굴절법토모그래피 탐사결과 광역조사 및 예비조사(지표지질조사, 전기비저항탐사)에서 파악된 것과 동일하게 소규모의 저속도 이상대가 관찰되나 속도상의 급격한 변동이 없는 점을 고려하면 규모는 크지 않을 것으로 판단됨

- 각종 조사에서 이상대로 동일하게 나타난 구간에 대해서는 지반등급을 하향 조정하여 터널설계에 반영하되 시추조사 등에 의해 암석코아의 상태를 확인하는 것이 좋을 것으로 판단됨

3.3.3.4.1.4 굴절법 탄성파탐사결과와 비교

(1) 탐사방법 비교

(2) 탄성파 굴절법 탐사와 굴절법 토모그래피 탐사 결과의 비교

- 탄성파 굴절법 탐사

- 굴절법 토모그래피 탐사

3.3.3.4.2 남측앵커리지 P,S파 굴절법토모그래피탐사

3.3.3.4.2.1 탐사위치

3.3.3.4.2.2 탐사측선배열

- 탐사측선배열

- 파선의 경로

3.3.3.4.2.3 탐사결과

(1) P파 굴절법 토모그래피탐사

(1.1) 탐사단면

(1.2) 결과분석

- 남측앵커리지(대화도)의 P파 속도와 인접시추공을 비교해보면 해수의 영향으로 일반적인 연·경암 구분에 비해 속도가 약간 크게 나타남

- 앵커리지 전면부쪽에 이상대가 나타나지만 속도의 급격한 변동이 없어 영향이 없을 것으로 판단됨

- 시추결과와 비교해 볼 때 탄성파속도(Vp) 2000m/sec 이상은 경암으로 분류됨

(2) S파 굴절법 토모그래피

(2.1) S파 굴절법 토모그래피탐사단면

(2.2) 결과분석

- S파 속도는 지반심도증가에 따라 증가하는 경함임

- 지반분류기준속도 (m/sec)

연암 : 360 〈 Vs 〈 760

경암 : Vs 〉 760

- S파 속도는 전구간에 걸쳐 800m/sec 이상이므로 내진설계시 지반구분은 I종 지반으로 볼 수 있음

(3) 동적 물성치 비교표

(4) 심도별 개별 동적 물성치 Graph

- 포와송비의 심도별 분포

- 동전단계수의 심도별 분포

- 동탄성계수의 심도별 분포

- 동체적계수의 심도별 분포

(5) 심도별 동적 물성치 비교 Graph

3.3.3.4.3 CWT 탐사결과의 설계적용

- 소록터널구간 : 파쇄대 범위 확인, 대책공법 수립

- 남측앵커리지구간 : P파, S파 속도로부터 내진설계정수 산정 (G_d, E_d, K_d, ν_d)

3.3.4 공내탐사

3.3.4.1 공내탐사 개요

3.3.4.1.1 조사항목

(1) 공대공토모그래피

- 터널갱구부 지반의 상태 (파쇄대, 이상대) 파악

- 시추결과와 연계하여 시추공사이의 지층파악

(2) BIPS Televiwer

- 암반 노두가 부족한 터널구간, 해상교량 및 깎기구간에 대한 불연속면 특성치 파악

- 암반비탈면 안정해석, 절리면을 고려한 불연속체 해석에 이용

(3) 하향식탄성파탐사 S-PS검층

- 시추공내 지반의 심도별 탄성파속도 (V_p, V_s)를 측정하여 지반의 상태를 파악

- 측정된 전단파속도(V_s)를 이용하여 지반 동적특성치(G_d, E_d, K_d) 산정

3.3.4.1.2 조사수량

3.3.4.2 탄성파토모그래피탐사

- CT(Computerized Tomography)의 원리를 이용, 암반상태지질학적 정보를 시추공을 통하여 확인

- 지층별 탄성파 속도를 이용하여 거금터널 및 소록터널의 갱구부 이상대 파악, 지보패턴결정에 활용

3.3.4.2.1 시험개요

3.3.4.2.2 시험성과

3.3.4.2.2.1 거금터널

(1) 거금터널 시점 갱구부 토모그래피탐사단면

(2) 시험위치

(3) 분석내용

- 조사심도 구간은 비교적 신선한 암반층으로 암반분류상 연, 경암이상의 상태임

- 시추공 TB-1 의 13.5m~20.3m의 저속도대는 시추결과 약한 파쇄구간으로 RQD 22~69%, TCR 96~100%구간임

- TB-2 시추공에서는 RQD 42~100% , TCR 92~100% 으로 RQD의 변화가 심한편임

- TB-1, TB-2 시추공 사이의 EL(+)10.0m 이하는 5500m/sec 이상의 고속도층이 형성됨

- 터널심도는 경암 정도의 양호한 암반으로 구성되어 있으며 터널상부도 연암 이상으로 구성되어 있어 양호한 상태임

3.3.4.2.2.2 소록터널

(1) 소록터널 시점 갱구부 토모르개피탐사단면

(2) 시험위치

(3) 분석내용

- 탐사결과 탄성파 속도는 4500~5900m/sec 의 분포를 나타냄

- 조사심도 구간은 비교적 신선한 암반층으로 암반분류상 경암이상의 상태임

- 시추공 TB -7 의 17m~18m의 저속도대는 시추결과 파쇄대구간으로 RQD 50%, TCR 90%구간임

- TB-7 시추공에서는 TB-6 으로 완경사하는 절리구조가 관찰됨.

- TB-6, TB-7 시추공 사이의 EL+32.0m 이하는 5500m/sec이상의 고속도층이 형성됨

- 터널심도는 2500~5500m/sec 정도로 연암~경암 정도의 암반으로 구성되어 있으나 터널상부는 풍화암~연암으로 구성되어 있어 지보패턴선정시 이를 고려하여야 할 것으로 판단됨

3.3.4.2.3 설계반영내용

(1) 거금터널

- 시점갱구부는 터널심도 및 터널하부에서 탄성파속도가 3500~5000m/sec 정도로 매우 양호한 지층인 것으로 확인되었음

- 터널상부는 연암 정도 비교적 양호한 상태임

- 거금터널 시점갱구부의 지반등급은 Ⅳ~Ⅴ 등급으로 분류되었으나 토모그래피가 시행된 구간은 지반상태가 양호하여 Ⅲ으로 분류

(2) 소록터널

- 터널심도 및 터널하부에서 탄성파속도가 2500~5500m/sec 정도로 연암~경암 정도의 양호한 암반임

- 그러나 터널상부는 풍화암 및 RQD가 저조한 연암으로 터널지보패턴선정시 이를 고려하여야 할 것으로 판단됨

- 소록터널 시점갱구부의 지반등급은 V등급으로 분류되었으며 토모그래피가 시행된 구간은 Ⅳ등급으로 분류(지반등급 및 지보패턴선정과 관련한 상세한 내용은 “5. 터널성과분석” 참조)

3.3.4.3 BIPS (공내영상촬영)

- 시추공내 공벽 영상촬영을 통해 지표면 하부 암반층의 파쇄대 및 불연속면의 방향, 경사,균열정도와 같은 제반 특성자료 획득

- 암반 불연속면 특성분석을 통해 불연속체 해석을 위한 지반정수 산정

- 정밀지표지질조사 결과 및 Scanline 분석결과와 연계하여 불연속면의 방향성 및 특성을 파악하여 터널 안정해석에 이용

- 시험결과는 각 구조물별로 분류하여 정리

3.3.4.3.1 시험개요

3.3.4.3.2 거금터널(TB-3)

3.3.4.3.2.1 시험위치

3.3.4.3.2.2 시험성과 요약

3.3.4.3.2.3 시험성과분석

(1) 전체절리군의 방향성 및 특성

(2) 심도에 따른 전체절리군의 불연속면 교차 빈도

(3) Terzaghi 보정

- 불연속면 자료를 Terzaghi 보정하여 수직으로 시추된 시추공과 불연속면들 사이의 Bias에 의하여 발생하는 측정오차를 보정함

- 각각의 절리군에 따라 가중치를 결정하여 보정된 절리군의 개수를 산정하여 절리의 간격 및 빈도의 보정에 이용함

(3.1) 전체 절리군에 대한 보정전 평사투용도와 보정후 평사투영도

(3.2) 개구성 절리에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도

(4) 불연속면간격 및 빈도의 보정

- 불연속면의 실제 간격은 시추공에서 측정된 불연속면의 간격(Apparent Spacing), 시추공과 불연속면 사이의 예각(δ)을 알면 구함

- 불연속면의 빈도(Joint Frequency)는 실제 간격의 역수와 같음

(4.1) 전체절리군에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정

(4.2) 개구성 절리에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정(평균치)

(5) 불연속면 자료에 대한 통계적 분석

(5.1) 간격에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 확률지 도시결과, Lognomal 분포함수를 따름

- 불연속면 Set별 간격은 산술평균이 약 0.17m~0.48m의 범위를 갖음

- Lognormal 분포에서의 평균간격치는 Set1이 0.09m, Set2가 0.18m이며 Set3은 0.23m 임

(5.2) 틈새의 크기에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 확률지 도시결과, Lognormal 분포함수와 Normal 분포함수 모두 따르지 않음

- Lognormal 분포를 따를 때, 전체 절리군의 평균 크기는 약 9.21mm, 개구성 절리군의 평균 크기는 약 31.79mm

- 절리군별로는 Set 1이 가장 큰 틈을 갖음

- 전체 절리군의 틈새크기에 대한 산술 평균은 약 60.5mm

(6) 터널 방향에 따른 확률적 단열빈도 분포

3.3.4.3.3 소록터널(TB-11)

3.3.4.3.3.1 시험위치

3.3.4.3.3.2 시험성과 요약

3.3.4.3.3.3 시험성과분석

(1) 전체절리군의 방향성 및 특성

(2) 심도에 따른 전체절리군의 불연속면 교차 빈도

(3) Terzaghi 보정

- 전체 절리군에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도

- 개구성 절리에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도

(4) 불연속면간격 및 빈도의 보정

- 전체절리군에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정

- 개구성 절리에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정(평균치)

(5) 불연속면 자료에 대한 통계적 분석

(5.1) 간격에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 확률지 도시결과, Lognormal 분포함수를 따름

- 불연속면 Set별 수선방향으로의 간격은 산술평균이 약 0.5m~0.8m의 범위를 갖음

- Lognormal 분포에서의 평균간격치는 Set 1이 0.29m, Set 2가 0.36m이며 Set 3는 0.23m로 나타남

(5.2) 틈새의 크기에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 Lognormal 분포함수와 Normal 분포함수 모두 따르지 않음

- Lognormal 분포를 따를 때, 전체 절리군의 평균 크기는 약 9.21mm, 개구성 절리군의 평균 크기는 약 31.79mm

- 절리군별로는 Set 1이 가장 큰 틈을 갖으며, 전체 절리군의 틈새크기에 대한 산술 평균은 약 60.5mm

(6) 터널 방향에 따른 확률적 단열빈도 분포

3.3.4.3.4 금진교차로 깎기부 (CB-2)

3.3.4.3.4.1 시험위치

3.3.4.3.4.2 시험성과 요약

3.3.4.3.4.3 시험성과분석

(1) 전체절리군의 방향성 및 특성

(2) 심도에 따른 전체절리군의 불연속면 교차 빈도

(3) Terzaghi 보정

- 전체 절리군에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도

- 개구성 절리에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도

(4) 불연속면간격 및 빈도의 보정

- 전체절리군에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정

- 개구성 절리에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정(평균치)

(5) 불연속면 자료에 대한 통계적 분석

(5.1) 간격에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 확률지 도시결과, Lognormal 분포함수를 따름

- 불연속면 Set별 수선방향으로의 간격은 산술평균이 약 0.2m~0.4m의 범위를 갖음

- Lognormal 분포에서의 평균간격치는 Set 1이 0.12m, Set 2가 0.22m로 나타남

(5.2) 틈새의 크기에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 Lognormal 분포함수와 Normal 분포함수 모두 따르지 않음

- Lognormal 분포를 따를 때, 전체 절리군의 평균 크기는 약 3.98mm, 개구성 절리군의 평균 크기는 약 32.69mm

- 절리군별로는 Set 1이 가장 큰 틈을 갖으며, 전체 절리군의 틈새크기에 대한 산술 평균은 약 27.98mm

3.3.4.3.5 제2깎기부 (CB-4)

3.3.4.3.5.1 시험위치

3.3.4.3.5.2 시험성과 요약

3.3.4.3.5.3 시험성과분석

(1) 전체절리군의 방향성 및 특성

(2) 심도에 따른 전체절리군의 불연속면 교차 빈도

(3) Terzaghi 보정

- 전에 절리군에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도

- 개구성 절리에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도

(4) 불연속면간격 및 빈도의 보정

- 전체절리군에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정

- 개구성 절리에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정(평균치)

(5) 불연속면 자료에 대한 통계적 분석

(5.1) 간격에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 확률지 도시결과, Lognormal 분포함수를 따름

- 불연속면 Set별 수선방향으로의 간격은 산술평균이 약 0.15m~0.56m의 범위를 갖음

- Lognormal 분포에서의 평균간격치는 Set 1이 0.07m, Set 2가 0.4m이며 Set 3은 0.08m를 보임

(5.2) 틈새의 크기에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 Lognormal 분포함수와 Normal 분포함수 모두 따르지 않음

- Lognormal 분포를 따를 때, 전체 절리군의 평균 크기는 약 4.3mm, 개구성 절리군의 평균 크기는 약 16.3mm

- 절리군별로는 Set 3가 가장 큰 틈을 갖으며, 전체 절리군의 틈새크기에 대한 산술 평균은 약 19.2mm

3.3.4.3.6 남측앵커리지(BH-39)

3.3.4.3.6.1 시험위치

3.3.4.3.6.2 시험성과 요약

3.3.4.3.6.3 시험성과분석

(1) 전체절리군의 방향성 및 특성

(2) 심도에 따른 전체절리군의 불연속면 교차 빈도

(3) Terzaghi 보정

- 전체 절리군에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도

- 개구성 절리에 대한 보정전 평사투용도와 보정후 평사투영도

(4) 불연속면간격 및 빈도의 보정

- 전체절리군에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정

- 개구성 절리에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정(평균치)

(5) 불연속면 자료에 대한 통계적 분석

(5.1) 간격에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 확률지 도시결과, Lognormal 분포함수를 따름

- 불연속면 Set별 수선방향으로의 간격은 산술평균이 약 0.15m~0.56m의 범위를 갖음

- Lognormal 분포에서의 평균간격치는 Set 1이 0.07m, Set 2가 0.4m이며 Set 3는 0.08m를 보임

(5.2) 틈새의 크기에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 Lognormal 분포함수와 Normal 분포함수 모두 따르지 않음

- Lognormal 분포를 따를 때, 전체 절리군의 평균 크기는 약 3.29mm, 개구성 절리군의 평균 크기는 약 15.5mm

- 절리군별로는 Set 3이 가장 큰 틈을 갖으며, 전체 절리군의 틈새크기에 대한 산술 평균은 약 12.97mm

3.3.4.3.7 북측앵커리지(BH-44)

3.3.4.3.7.1 시험위치

3.3.4.3.7.2 시험성과 요약

3.3.4.3.7.3 시험성과분석

(1) 전체절리군의 방향성 및 특성

(2) 심도에 따른 전체절리군의 불연속면 교차 빈도

(3) Terzaghi 보정

- 전체 절리군에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도

- 개구성 절리에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도

(4) 불연속면간격 및 빈도의 보정

- 전체절리군에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정

- 개구성 절리에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정(평균치)

(5) 불연속면 자료에 대한 통계적 분석

(5.1) 간격에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 확률지 도시결과, Lognormal 분포함수를 따름

- 불연속면 Set별 수선방향으로의 간격은 산술평균이 약 0.1m~1.0m의 범위를 갖음

- Lognormal 분포에서의 평균간격치는 Set 1이 0.2m, Set 2가 0.06m이며 Set 3는 0.37m로 나타남

(5.2) 틈새의 크기에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 Lognormal 분포함수와 Normal 분포함수 모두 따르지 않음

- Lognormal 분포를 따를 때, 전체 절리군의 평균 크기는 약 3.28mm, 개구성 절리군의 평균 크기는 약 4.54m

- 절리군별로는 Set 1이 가장 큰 틈을 갖으며, 전체 절리군의 틈새크기에 대한 산술 평균은 약 7.1mm

3.3.4.3.8 거금연도교 주탑 PY1 (BH-3)

시추공내 공벽 영상촬영을 통해 지표면 하부 암반층의 파쇄대 및 불연속면의 방향, 경사,균열정도와 같은 제반 특성자료 획득

3.3.4.3.8.1 시험위치

3.3.4.3.8.2 시험성과 요약

3.3.4.3.8.3 시험성과분석

(1) 전체절리군의 방향성 및 특성

(2) Terzaghi 보정

- 전체 절리군에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도

- 개구성 절리에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도

(3) 불연속면간격 및 빈도의 보정

- 전체절리군에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정

- 개구성 절리에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정(평균치)

(4) 불연속면 자료에 대한 통계적 분석

(4.1) 간격에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 확률지 도시결과, Lognormal 분포함수를 따름

- 불연속면 Set별 수선방향으로의 간격은 산술평균이 약 0.35m ~ 1.54m의 범위를 갖음

- Lognormal 분포에서의 평균간격치는 Set1이 0.11m, Set2가 0.29m이며 Set3는 0.59m를 보임

(4.2) 틈새의 크기에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 확률지 도시결과, lognormal 분포함수와 normal 분포함수 모두 따르지 않음

- Lognormal 분포를 따를 때, 전체 절리군의 평균 크기는 약 1.14mm, 개구성 절리군의 평균 크기는 약 10.87mm

- 절리군별로는 Set 2가 가장 큰 틈을 갖으며, 전체적으로 개구성 절리의 빈도가 적음.

- 전체 절리군의 틈새크기에 대한 산술 평균은 약 1.56mm

3.3.4.3.9 거금연도교 주탑 PY2(BN-29)

시추공내 공벽 영상촬영을 통해 지표면 하부 암반층의 파쇄대 및 불연속면의 방향, 경사, 균열정도와 같은 제반 특성자료 획득

3.3.4.3.9.1 시험위치

- BH-29호공의 주구성 암석은 안구상 편마암으로서 변성암의 특징인 엽리가 잘 발달되어 있고 상부 구간은 대체로 암질이 양호하나 GL(-) 20m 에서부터 암질이 불량RQD(0%)하게 나타남.

- 각종 불연속면은 일차구조인 엽리의 방향성과 유사하게 발달되어 있음.

3.3.4.3.9.2 시험성과

3.3.4.3.9.3 시험성과분석

(1) 전체절리군의 방향성 및 특성

(2) 심도에 따른 전체절리군의 불연속면 교차빈도

(3) Terzaghi 보정

- 불연속면 자료를 Terzaghi 보정하여 수직으로 시추된 시추공과 불연속면들 사이의 Bias에 의하여 발생하는 측정오차를 보정함

- 각각의 절리군에 따라 가중치를 결정하여 보정된 절리군의 개수를 산정하여 절리의 간격 및 빈도의 보정에 이용함

(3.1) 전체 절리군에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도

(3.2) 개구성 절리군에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도(평균치)

(4) 불연속면간격 및 빈도의 보정

(4.1) 전체절리군에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정

(4.2) 개구성절리군에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정(평균치)

(5) 불연속면 자료에 대한 통계적 분석

(5.1) 간격에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 확률지 도시결과, Lognormal 분포함수를 따름

- 불연속면 Set별 수선방향으로의 간격은 산술평균이 약 0.98m ~ 6.53m의 범위를 갖음

- Lognormal 분포에서의 평균간격치는 Set1이 0.18m, Set2가 0.42m을 보임

(5.2) 틈새 크기에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 확률지 도시결과, Lognormal 분포함수와 Normal 분포함수 모두 따르지 않음

- Lognormal 분포를 따를 때, 전체 절리군의 평균 크기는 약 1.09mm, 개구성 절리군의 평균 크기는 약 17.06mm

- 절리군별로는 Set 2가 가장 큰 틈을 갖으며, 전체적으로 개구성 절리의 빈도가 적음.

- 전체 절리군의 틈새크기에 대한 산술 평균은 약 18.12mm

3.3.4.3.10 북측앵커리지(BH-48)

3.3.4.3.10.1 시험위치

- BH-48호공의 주구성 암석은 안구상 편마암으로서 변성암의 특징인 엽리가 잘 발달되어 있고 상부 구간에 일부 암맥이 관입되어 나타남.

- 각종 불연속면은 일차구조인 엽리의 방향성과 유사하게 발달되어 있으며 시추공내에서 관찰된 지하수위는 GL(-) 18.0m임.

3.3.4.3.10.2 시험성과 요약

3.3.4.3.10.3 시험성과분석

(1) 절리군의 방향성 및 특성

(2) 심도에 따른 절리군의 불연속면 교차 빈도

(3) Terzaghi 보정

- 전체 절리군에 대한 보정전 평사투영도와 보정후 평사투영도

(4) 불연속면 간격 및 빈도의 보정

- 불연속면의 실제 간격은 시추공에서 측정된 불연속면의 간격(Apparent Spacing), 시추공과 불연속면 사이의 예각(δ)을 알면 구함

- 불연속면의 빈도(Joint Frequency)는 실제 간격의 역수와 같음

(4.1) 절리군에 대한 불연속면 간격 및 빈도의 보정

(5) 불연속면 자료에 대한 통계적 분석

(5.1) 간격에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 확률지 도시결과, Lognormal 분포함수를 따름

- 불연속면 Set별 수선방향으로의 간격은 산술평균이 약 0.69m ~ 1.51m의 범위를 갖음

- Lognormal 분포에서의 평균간격치는 Set1이 0.17m, Set2가 0.23m을 보임

(5.2) 틈새 크기에 대한 통계적 분석

- 불연속면 간격치의 확률분포함수는 확률지 도시결과, Lognormal 분포함수와 Normal 분포함수 모두 따르지 않음

- Lognormal 분포를 따를 때, 전체 절리군의 평균 크기는 약 0.057mm, 개구성 절리군의 평균 크기는 약 10.87mm

- 절리군별로는 Set 2가 가장 큰 틈을 갖으며 전체적으로 비개구성 절리의 빈도가 많음

- 전체 절리군의 틈새에 대한 산술 평균은 약 5.49mm

3.3.4.4 Televiewer

- 교량구간의 불연속면의 크기, 경사방향 및 경사각, 암반의 변화 및 공학적인 특성 파악

- 시추공벽의 각 심도별 현지 암반강도 파악

3.3.4.4.1 조사위치

3.3.4.4.2 조사성과

(1) 절리군 분석

(2) 심도에 따른 절리의 교차빈도 분포

(3) 평사투영결과

- BH -27번공 주변의 암반에 발달한 절리는 그 방향성에 따라 크게 3개의 절리군으로 구분

- Set 1은 42.97%의 점유율을 보이며, 경사방향 334°에서 빈도값을 보임

- Set 2은 30.58%의 점유율을 보이며, 경사방향 207°에서 빈도값을 보임

- Set 3는 26.45%의 점유율을 보이며, 경사방향 100.1°에서 빈도값을 보임

- 이들 절리군의 확률밀도함수(PDF)는 Fisher 분포를 따름

- 절리군별로 개구성 절리는 Set 1과 Set 3에 집중되어 나타났으며 전체적으로 개구성 절리가 차지하는 비중이 약 25.62%에 해당되어 투수성은 양호하지 않음

(4) 절리간격 분석

(5) 절리틈 분석

(6) 상대 암석강도지수 분석

- 상대암반강도지수(RSI)의 범위는 약 500~1000정도의 값을 보이며 파쇄대와 개구성 절리의 영향으로 상당히 불규칙한 분포를 보임

- EL. -28m 상부에서 나타나는 RSI값은 케이싱의 영향이며, EL.-29m~-32m 사이에 나타나는 작은 RSI값은 파쇄대와 개구성 절리의 영향임

- EL.-36m 이상의 구간에서는 비교적 일정한 값을 보이며, EL. -39m 구간은 Sludge에 의한 낮은 값임

- 심도에 따른 암석강도지수 분포

(7) 교란방향에 따른 확률적 절리빈도 분포

- 확률적인 빈도는 연도교의 Trend 90°(270°)와 150°(330°)에서 최대값을 보이며, 10°(190°)에서 최소값 보임

- 이때의 최대 빈도는 단위미터당 약 9.5개, 최소 빈도는 약 7개로 예측됨

- 산술평균을 적용하면 확률적인 빈도는 연육교의 Trend 90°(270°) 최대값을 보이며, 10°(190°)에서 최소값 보임

- 산술평균을 적용할 때의 최대 빈도는 단위미터당 약 6.2개, 최소 빈도는 약 4.2개로 예측됨

3.3.4.4.3 BIPS Televiewer 결과의 설계적용

3.3.4.5 공내하향식탄성파탐사(Downhole Test)

- 시추공내 지반의 심도별 탄성파 속도(Vp, Vs)를 측정하여 지반의 상태를 파악

- 측정된 전단파속도(Vs)를 이용하여 지반 동적특성치(G_d, E_d, K_d) 산정

3.3.4.5.1 거금터널

3.3.4.5.1.1 시험위치

3.3.4.5.1.2 시험결과

3.3.4.5.1.3 분석결과

(1) 분석단면

- 거금 터널구간의 탄성파 속도는 Vp = 525~4,863m/sec, Vs = 189~2,897m/sec의 범위를 보임

- 지표면에서 30m하부까지의 평균 전단파속도 Vs = 1,400m/sec 로 내진해석시 지반종류는Ⅰ에 해당함

- 시추에 의한 지층분류와 전단파속도에 의한 지층분류가 거의 일치하고 있음

분류기준 -〉 연암 360m/sec 〈 Vs 〈 760m/sec 경암 : Vs 〉 760m/sec

(2) 지층별 동적물성치의 평균

3.3.4.5.2 소록터널

3.3.4.5.2.1 시험위치

3.3.4.5.2.2 시험결과

3.3.4.5.2.3 분석결과

(1) 분석단면

- 소록터널구간의 탄성파 속도는 Vp = 536~3,890m/sec, Vs = 165~1,980m/sec의 범위를 보임

- 지표면에서 30m하부까지의 평균 전단파속도 Vs = 900m/sec 로 내진해석시 지반종류는Ⅰ에 해당함

- 시추에 의한 지층분류와 전단파속도에 의한 지층분류가 거의 일치하고 있음

분류기준 -〉 연암(Ⅱ종) 360m/sec 〈 Vs 〈 760m/sec 보통암, 경암(Ⅰ종) : Vs 〉760m/sec

(2) 지층별 동적물성치의 평균

3.3.4.5.3 깎기구간

3.3.4.5.3.1 시험위치

3.3.4.5.3.2 시험결과

3.3.4.5.3.3 분석결과

(1) 분석단면

- 깎기구간의 탄성파 속도는 Vp = 452~2,585m/sec, Vs = 177~1,542m/sec의 범위를 보임

- 지표면에서 계획고까지의 평균 전단파속도 Vs = 498m/sec 로 내진해석시 지반종류는Ⅱ에 해당함

- 시추에 의한 지층분류와 전단파속도에 의한 지층분류가 거의 일치하고 있음

분류기준 -〉 연암 360m/sec 〈 Vs 〈 760m/sec 경암 : Vs 〉 760m/sec

(2) 지층별 동적물성치의 평균

3.3.4.5.4 북측앵커리지

3.3.4.5.4.1 시험위치

3.3.4.5.4.2 시험결과

3.3.4.5.4.3 분석결과

(1) 분석단면

- 북측앵커리지구간의 탄성파 속도는 Vp = 823~4,451m/sec, Vs = 213~2,231m/sec의 범위를 보임

- 지표면에서 30m 하부까지의 평균 전단파속도 Vs = 857m/sec로 내진해석시 지반종류는 I에 해당함

- 시추에 의한 지층분류와 전단파속도에 의한 지층분류가 유사하게 나타남

분류기준 -〉 연암(ll 종) 306m/sce 〈Vs 〈760m/sec 경암, 보통암(l 종) = Vs 〉 760m/sec

(2) 지층별 동적물성치의 평균

3.3.4.5.5 연도교 교대1

3.3.4.5.5.1 시험위치

3.3.4.5.5.2 시험결과

3.3.4.5.5.3 분석결과

(1) 분석단면

- 거금연도교 교대1구간의 탄성파 속도는 Vp = 657~1,672m/sec, Vs = 185~796m/sec의 범위를 보임

- 지표면에서 30m 하부까지의 평균 전단파속도 Vs = 399m/sec 로 내진해석시 지반종류는Ⅱ에 해당함

- 시추에 의한 지층분류와 전단파속도에 의한 지층분류가 유사하게 나타남

분류기준 -〉 연암 360m/sec 〈 Vs 〈 760m/sec 경암 : Vs 〉 760m/sec

(2) 지층별 동적물성치의 평균

3.3.4.5.6 소록교

3.3.4.5.6.1 시험위치

3.3.4.5.6.2 시험결과

3.3.4.5.6.3 분석결과

(1) 분석단면

- 소록교구간의 탄성파 속도는 Vp = 657~1,672m/sec, Vs = 185~796m/sec의 범위를 보임

- 지표면에서 최하단시험심도까지의 평균 전단파속도 Vs = 433m/sec 로 내진해석시 지반종류는Ⅱ에 해당함

- 시추에 의한 지층분류와 전단파속도에 의한 지층분류가 유사하게 나타남

분류기준 -〉 연암 360m/sec 〈 Vs 〈 760m/sec 경암 : Vs 〉 760m/sec

(2) 지층별 동적물성치의 평균

3.3.4.6 Suspension-PS 검층

- 지반에 대한 내진설계에 있어서 지반의 동적거동 해석은 필수적이며 이를 위한 동전단계수(E_d), 동 포와송비(υ_d) 등과 같은 지반의 동적 물성치를 획득

- 지층의 탄성파속도(Vp , Vs) 분포단면도를 작성, 시추조사 결과와 비교하여 분석 특성치(G_d, E_d, K_d) 산정

3.3.4.6.1 거금연도교 주탑 PY1(BH-3)

3.3.4.6.1.1 시험위치

3.3.4.6.1.2 분석결과

(1) 분석단면

- 거금연도교 주탑 PY1구간의 탄성파 속도는 Vp = 3,322~5,435m/sec, Vs = 1,767~3,058m/sec의 범위를 보임

- 지표면에서 30m심도까지의 평균 전단파속도 Vs = 2,587m/sec 로 내진해석시 지반종류는Ⅰ에 해당

분류기준 -〉 연암 360m/sec 〈 Vs 〈 760m/sec 경암 : Vs 〉 760m/sec

(2) 지층별 동적물성치의 평균

3.3.4.6.2 거금연도교 주탑 PY2(BH-29)

3.3.4.6.2.1 시험위치

3.3.4.6.2.2 분석결과

(1) 분석단면

- 거금연도교 주탑 PY2구간의 탄성파 속도는 Vp = 880~4,762m/sec, Vs = 250~2,273m/sec의 범위를 보임

- 지표면에서 30m심도까지의 평균 전단파속도 Vs = 1,427m/sec 로 내진해석시 지반종류는Ⅰ에 해당함

- 풍화암층의 경우 일반적인 경우에 비해 전단파속도가 비교적 높게 나타나며, 경암의 경우 상부와 하부의 전단파속도 차이가 크지 않은 특징을 보임

분류기준 -〉 연암 360m/sec 〈 Vs 〈 760m/sec 경암 : Vs 〉 760m/sec

(2) 지층별 동적물성치의 평균

3.3.4.6.3 거금연도교 접속교 P2(BH-17)

3.3.4.6.3.1 시험위치

3.3.4.6.3.2 분석결과

(1) 분석단면

- 거금연도교 접속교 P2구간의 탄성파 속도는 Vp = 1,323~3,497m/sec, Vs = 522~1,866m/sec의 범위를 보임

- 지표면에서 조사저면도심도까지의 평균 전단파속도 Vs = 1,054m/sec로 내진해석시 지반종류는 I에 해당함

- 풍화토, 풍화암층의 경우 일반적인 경우에 비해 전단파속도가 비교적 높게 나타나며, 연암의 경우 GL-20m부근부터 풍화대의 영향으로 전단파속도가 낮게 나타남

분류기준 -〉 연암360m/sec 〈 Vs 〈 760m/sec

(2) 지층별 동적물성치의 평균

3.3.5 현장시험

3.3.5.1 현장시험 항목

3.3.5.1.1 조사항목 및 목적

(1) 표준관입시험

- 지층의 상대밀도와 교란시료 채취 및 구성성분 파악

- 토사 / 풍화암의 구분 -〉 토공작업구분선 작성, 기초근입심도 결정

- 실내시험을 위한 시료채취

(2) SPT에너지 효율측정

- 표준관입시험장비별 에너지 효율측정

- 측정된 에너지효율을 이용하여 표준관입시험치(N치) 보정

- 보정된 표준관입시험치(N치)에 의한 합리적인 설계정수 산정, 기초지지력 산정

(3) 공내재하시험

- 지층별 변형특성확인을 위한 변형계수 측정

- 기초 및 터널구간 안정성 해석 입력치

- 미시추구간은 암반등급과 시추구간 시험결과를 연계분석하여 변형특성치 산정

(4) 공내전단시험

- 원위치 시추공에서 직접전단시험 수행으로 신뢰성 있는 풍화대 강도정수 산정

- 산정된 풍화대의 강도정수는 비탈면안정검토 등의 안정성해석에 이용

(5) 현장투수, 수압시험

- 현장투수시험 : 토사, 풍화대의 현장 투수계수 산정

- 현장수압시험 : 암반의 현장 투수계수 산정

- 산정된 투수계수를 이용하여 터널, 비탈면, 기초터파기구간 침투영향검토

(6) 지하수 유향유속시험

- 시추공내에서 지하수의 흐름 방향 및 유속측정

- 저수지 인접구간의 터널시공영향검토 , 기초터파기에 따른 지하수 흐름분석

(7) 시추공시험발파

- 시험발파에 의한 진동영향검토

- 발파공법 및 패턴선정

3.3.5.1.2 조사수량

3.3.5.2 표준관입시험 에너지전달율측정

- 표준관입시험시 ASTM D4633 규정을 이용하여 해머의 에너지 효율 측정

- 에너지 효율 측정은 시추작업에 동원된 시추기별로 구분하여 시행

- 롯드에 전달된 에너지 효율은 힘(F)과 속도(V)를 시간에 대하여 적분하여 구하는 EFV(EMX)법을 이용

3.3.5.2.1 해머효율과 에너지전달율

- 이론적 정격 위치에너지 (PE)

PE = W×H

W : 램중량, H : 낙하고

- 운동에너지 (KE)

KE = 1/2 m v²

- 말뚝에 전달된 에너지 (EMX)

EMX = ∫F(t) × V(t)

- 해머효율 (Eh) : 운동에너지 효율

E_h = KE/PE

- 에너지전달율 (ETR) : 해머의 효율과 타격장비의 시스템 효율이 포함된 것 (에너지보정계수 산정에 이용)

ETR = EMX/PE

3.3.5.2.1.1 에너지전달율 측정결과

- 해상시추에 이용된 자동해머의 에너지전달율은 국제지반공학회에서 추천하는 표준값 60% 보다 큰 77~80% 로 나타났음

- 육상시추에 이용된 Donut해머의 에너지전달율은 55~61%로 표준값 수준인 것으로 나타났음

- 상기에서 산정된 에너지전달율을 이용하여 각 장비에 해당하는 시추공별 표준관입시험치(N치)를 보정하였음

3.3.5.2.1.2 표준관입시험결과 보장

(1) 보정식

N₆₀' = N×C_N×η₁×η₂×η₃×η₄(Skempton,1986)

여기서

N₆₀' : 해머효율 60%로 보정한 표준관입시험 결과

N : 각 장비별 표준관입시험결과

C_N : 유효응력에 대한 보정(C_n = √1/p')

η₁ : 해머휴율 보정계수(η₁ = 해머효율/60%)

η₂ : 롯드길이 보정계수(0.75~1.0)

η₃ : 샘플러 종류에 대한 보정(1.0~1.2)

η₄ : 굴착홀 직경에 따른 보정(1.0~1.15)

(2) 쌓기 및 깎기, 기타구간의 N치 보정

주) 각 시추공별 보정결과는 부록에 첨부하였음

(3) 심도-N치보정 관계 그래프

- SB-1

- SB-2

- SB-3

- BB-1

3.3.5.2.1.3 결과분석

- 시추공별 표준관입시험치(N치)를 보정 후 작성된 심도-N치보정 관계그래프에서 보정전 N치보다 보정후 N치가 약간 큰 것으로 분석됨

- 위와같은 분석결과는 N치 보정상수(C_N, η₃)의 차이에 의해 나타난 결과임

- 보정된 N치는 각종 설계정수 및 지지력 산정시 활용

3.3.5.3 공내재하시험 성과

- 공내재하시험은 지층상태와 장비의 가압능력을 고려하여 세 가지 장비(LLT, Elastometer, GoodmanJack)를 사용

- 공내재하시험으로부터 구한 변형계수를 이용하여 구조물기초 수치해석, 터널 안정성 해석 등에 적용

3.3.5.3.1 공내재하시험 성과요약

3.3.5.3.2 공내재하시험 성과분석

(1) 심도별 및 지층별 변형특성 분석

(2) 암반 RMR 등급별 변형특성 분석

(2.1) RQD와 변형계수

- RQD와 변형계수는 상관성을 보임

- Log눈금으로 표시한 변형계수와 RQD의 상관식

- RQD = 10.4Ln(Ed)-131.2

(2.2) RMR과 변형계수

- RMR과 변형계수는 상관성을 보임

- Log눈금으로 표시한 변형계수와 RQD의 상관식

- RMR = 15.4Ln(E)-107.4

(3) 탄성계수 및 탄성파속도(Vs)와의 상관성

(3.1) 탄성계수와 변형계수

- 탄성계수와 변형계수는 큰 상관성을 보임

- Log눈금으로 표시한 변형계수와 탄성계수의 상관식

- E = 1.3Ln(Ed) + 4,265

(3.2) 전단파속도와 변형계수

- 전단파속도와 변형계수는 상관성이 적음

- Log눈금으로 표시한 변형계수와 전단파속도의 상관식 Ed = 34.1Vs - 48,719

3.3.5.3.3 거금연도교구간 재하시험성과분석

(1) 교대, 교각구간 시험성과

(1.1) 성과분석

- 거금연도교 구간의 재하시험성과를 각 교각별로 정리한 결과 주탑구간인 PY1~PY2의 변형계수가 접속교구간인 P1~P2 변형계수에 비해 큰 것으로 나타났음

- 접속교 구간의 교각별 평균변형계수는 3856~65,907kgf/㎠로 차이가 크게 나므로 교각간 부등침하에 대한 안정성 검토를 반드시 실시하여야 할 것으로 판단됨

- 주탑의 경우에는 변형계수가 매우 크므로 변위에 대한 문제는 없을 것으로 예상됨

(2) 앵커리지구간 시험성과

(2.1) 성과분석

- 거금연도교 앵커리지구간의 재하시험성과를 정리한 결과 북측앵커리지(AN2)구간의 평균 변형계수가 남측앵커리지(AN1)보다 매우 큰 것으로 나타났음

- 남측앵커리지는 상부 연암의 위치에서 얕은 심도의 연암에 대한 결과치이고, 상대적으로 북측앵커리지는 소록도 구간에서 깊은 심도의 경암에 대한 시험결과에서 기인

3.3.5.3.4 터널구간 재하시험성과분석

(1) 터널구간 시험성과

(2) 성과분석

- 거금터널 구간은 시점, 중앙, 종점의 변형계수가 거의 비슷하게 나타나며 보통암 수준의 양호한 값을 보임

- 소록터널의 경우 종점구간이 시점이나 중앙부보다 작은 값을 보이지만 값 자체는 평균적인 연암 수준의 값을 보임

- 터널구간에서는 RQD와 변형계수의 상관성은 큰 것으로 나타남

3.3.5.3.5 깎기구간 및 육상교량 구간 재하시험성과분석

(1) 깎기구간 및 육상교량 시험성과

(2) 성과분석

- 토사층에서 암반으로 갈수록 변형계수가 크게 증가하는 경향을 보임

- 토사의 경우 실트질 모래로 분류되므로 상대밀도의 증가에 비례하여 변형계수도 증가

- 경암은 연암에 비해 절리가 적게 분포하므로 변형계수가 커짐

3.3.5.3.6 토사, 풍화대의 변형특성 분석

(1) 토사, 풍화암과 표준관입시험치 상관성

- 표준관입시험치는 30cm 관입량으로 환산한 것으로 N ＜ 100에서는 에너지 효율보정값 적용

- 토사, 풍화대에서 수행된 재하시험결과와 표준관입시험치는 상관성이 매우 크게 나타남

- 변형계수-N치 관계식

E = 7.8 N (kgf/㎠)

(2) 경험적 제안식과의 비교

- Schmertmann 제안식 : E = αN (kgf/㎠)

α : 4 (실트) / 7 (세립모래, 실트질모래) / 10 (조립모래) / 12~15 (모래자갈, 자갈)

- 공내재하시험이 수행된 토사, 풍화암은 실트질 모래로 Schmertmann의 제안식의 E = 7N~10N에 해당함

- 본 과업에서의 관계식은 E = 7.8N 이므로 유사한 경향을 보임

3.3.5.3.6.1 설계적용방안

공내재하시험 및 기존 경험식을 비교검토하여 현장조건에 부합하는 변형계수를 산정하여 구조물기초 수치해석, 터널 안정성 해석 등에 적용

3.3.5.4 공내전단시험성과

- 원위치 시추공에서 직접전단시험을 실시하므로 신뢰성 있는 풍화대 강도정수 산정

- 산정된 강도정수를 이용하여 깎기 및 터널갱구부 비탈면 안정성 검토에 이용

- 말뚝기초 및 풍화암위의 직접기초에 대한 지지력 산정시 이용

3.3.5.4.1 공내전단시험 성과요약

3.3.5.4.2 공내전단시험 성과분석

(1) 깎기구간 성과분석

(1.1) 공번별성과

- 점착력 C = 5.37~9.52 tf/㎡

- 내부마찰각 Φ = 31.2°~38.7°

- TB-5의 경우 시험구간에 암편이 포함되어 있어 대표성이 없음

(1.2) 깎기구간 전체분석

(1.2.1) 터널구간 분석결과

- 풍화토 : C = 4.7 tf/㎡, Φ = 33°(TB-5제외시)

- 풍화암 : C = 4.8 tf/㎡, Φ = 35°

(전반적으로 C값이 크게 평가됨)

(2) 터널구간 성과분석

(2.1) 공번별성과

- 점착력 C = 2.9~8.54 tf/㎡

- 내부마찰각 Φ = 29.8°~37.9°

- TB-5의 경우 시험구간에 암반파쇄대 부분이 섞여 있어 C = 9.52tf/㎡으로 크게 산정됨

(2.2) 터널구간 전체분석

(2.2.1) 터널구간 분석결과(평균치)

- 풍화토 : C = 5.2 tf/㎡, Φ = 31°(CB-6제외시)

- 풍화암 : C = 5.3 tf/㎡, Φ = 35°

(전반적으로 C값이 크게 평가됨)

(3) 교량구간 시험성과분석

(3.1) 공번별성과

- 점착력 C = 3.59~7.7 tf/㎡

- 내부마찰각 Φ = 29.2°~34.1°

(3.2) 교량구간 전체분석

(3.2.1)교량구간 분석결과(평균치)

- 풍화토 : C = 5.9 tf/㎡, Φ = 33°

(전반적으로 C값이 크게 평가됨)

(4) 전구간 종합분석

- 과업구간내 풍화대에서 실시한 전단시험결과는 시험이 실시된 위치의 한 지점에 대한 값이므로 전체 구간에 대한 종합분석을 통해 설계에 적용할 수 있는 종합적인 설계정수를 산정하고자 함

(4.1) 과업전구간에 대한 시험성과 종합분석

(4.1.1) 풍화토

- 전구간 풍화토 시험성과

C = 2.9~7.7 tf/㎡ (CB-6, TB-5 결과 제외)

Φ = 29.2~37.9°

- 강도정수 산정결과

C = 4 tf/㎡, Φ = 32°

(4.1.2) 풍화암

- 전구간 풍화암 시험성과

C = 5.2~5.4 tf/㎡ (CB-6, TB-5 결과 제외)

Φ = 29.2~37.9°

- 강도정수 산정결과

C = 5.3 tf/㎡, Φ = 35°

(4.2) 풍화암에 대한 기존문헌자료와 비교

- 시추공전단시험결과를 기존 설계적용 사례와 비교하면 점착력이 대체로 크게 산정된 것으로 나타남

- 시추공전단시험은 점착력보다 내부마찰각 산정에 신뢰성이 있는 경향임을 감안하여 내부마찰각 산정결과는 반영하고 점착력은 기존설계사례를 참고하여 결정

3.3.5.4.3 설계적용방안

- 풍화토 : C = 2 tf/㎡ , Φ = 32°

- 풍화암 : C = 3 tf/㎡, Φ = 35°

- 교량, 터널, 깎기구간에 공히 적용하되 수중조건인 연도교교각구간은 내부마찰각을 감소시켜 적용

3.3.5.5 현장투수시험성과

과업구간내 토사층에 대한 현장투수계수를 산정하여 비탈면구간 확률강우강도해석, 터널구간 침투해석 구조물구간 터파기시 유입수량 검토에 이용

3.3.5.5.1 현장투수시험성과 요약

3.3.5.5.2 현장투수시험성과 분석

(1) 심도별 투수계수 분포

- 분석내용 : 투수계수는 깊은 심도에서 더 작아지는 경향이 있음

(2) 표준관입시험치와의 상관성

- 분석내용 : 투수계수와 표준관입시험치와의 상관성은 미약함

3.3.5.6 현장수압시험 성과

과업구간내 기반암에 대한 투수성 및 Lugeon Pattern을 파악하여 침투해석, 그라우팅 보강 설계자료로 활용

3.3.5.6.1 현장수압시험 성과 요약

3.3.5.6.2 현장수압시험 성과 분석

(1) RQD와 투수계수(k)의 상관분석

- 설계활용 : 미시험구간에 대한 투수계수 유추시 활용, RQD에 따른 관계식은 상기 그림과 같음

(2) RMR과 투수계수(k)의 상관분석

(2.1) 설계활용

- RMR과 투수계수의 상관식은 k = 0.0005 EXP(-0.0913RMR)로 미시험구간에 적용

- 상기식 적용시 기본 RMR적용

3.3.5.7 지하수 유향유속시험성과

- 시추공내에서 지하수 유동유속, 방향파악

- 지하수의 유동경로 역할을 하는 불연속면 분포구간에 대한 지하수 유동유속도와 유동방향 측정

- 터널의 전체적인 지하수 흐름 경향 파악

3.3.5.7.1 거금터널구간 시험성과

(1) 시험위치

(2) 시험성과 요약

3.3.5.7.2 소록터널구간 시험성과

(1) 시험위치

(2) 시험성과 요약

(3) 시험성과 분석

3.3.5.8 시추공시험발파

- 터널굴착을 위한 발파시 발생하는 지반진동이 인접한 구조물에 미치는 영향 평가

- 대상지역의 암반조건에 따른 지반진동의 전파특성 조사

- 발파 설계를 위한 발파진동 예측식 및 지발당 장약량 산출

3.3.5.8.1 시험 수행 위치 및 수량

(1) 거금터널

(2) 깎기구간

(3) 소록터널

(4) 작업순서도

- 시험발파(장약작업)

- 공구복토작업

- 발파작업

3.3.5.8.2 시험발파 계측성과표

3.3.5.8.2.1 거금터널구간

3.3.5.8.2.2 거금도 깎기구간

3.3.5.8.2.3 소록터널 구간

3.3.5.8.3 측정결과 검토 결과

3.3.5.8.3.1 거금터널 및 깎기구간

- 제곱근 환산거리와 발파진동 속도와의 관계식(Root Scaling)

- 세제곱근 환산거리와 발파진동 속도와의 관계식(Cube Root Scaling)

3.3.5.8.3.2 소록터널 구간(우물통발파 구간포함)

(1) 연암

- 제곱근 환산거리와 발파진동 속도와의 관계식(Root Scaling)

- 세제곱근 환산거리와 발파진동 속도와의 관계식(Cube Root Scaling)

(2) 경암

- 제곱근 환산거리와 발파진동 속도와의 관계식(Root Scaling)

- 세제곱근 환산거리와 발파진동 속도와의 관계식(Cube Root Scaling)

3.3.5.8.4 발파진동 추정식 결정

3.3.5.8.4.1 거금터널 및 깎기구간

3.3.5.8.4.2 소록터널 및 우물통 발파구간

(1) 연암

(2) 경암

3.3.5.8.4.3 기존 경험식과 비교 검토

(1) 경험식(미광무국식)

- 제656호(Nichols, Johnson and Duvall, 1977) 식

V = 160(D/W^1/2)^-1.6

- 지형적여건, 암반의종류, 지질, 지층의 두께 등 여러 가지 요인을 복합적인 통계방식으로 산출하여 노천발파 조건에서는 아주 잘 맞는 발파진동 추정식으로 평가

- 각각의 그래프가 큰 차이를 보이지 않고 시험발파의 값이 약간 상회하므로 본 과업 적용에 타당성이 있고 안전측임

(2) 비교검토 그래프

3.3.5.8.5 결과활용

지발당 최대 장약량 산정 및 발파 소음 권장 기준 설정시 활용

3.3.6 실내시험

3.3.6.1 실내토질시험성과

- 각 지층의 물리적·역학적 특성파악 및 풍화대의 강도정수 산정

- 흙의 분류 및 기본물성파악

3.3.6.1.1 시험내용

3.3.6.1.2 기본물성시험성과

3.3.6.1.2.1 거금연도교 구간

3.3.6.1.2.2 터널구간

3.3.6.1.2.3 깎기구간

3.3.6.1.2.4 쌓기구간

3.3.6.1.2.5 육상교량 및 통로암거구간

3.3.6.1.2.6 기타구간

3.3.6.1.2.7 작업장(물양장)구간

3.3.6.1.2.8 핸드오거보링시료

3.3.6.1.2.9 다짐 및 CBR시험성과

3.3.6.1.3 역학시험성과(물양장구간)

3.3.6.1.4 압밀시험 및 직접전단시험성과

3.3.6.1.5 결과활용

- 토사층 흙의 분류 및 기본물성 파악에 활용

- 쌓기재의 강도정수를 산정하여 쌓기후 비탈면 안정해석시 적용

- 물양장 일부 구간 압밀침하량 산정

3.3.6.2 실내암석시험

3.3.6.2.1 시험목적

과업구간내 기반암의 물리 · 역학적 파악 및 설계정수 결정하기 위하여 실시함

3.3.6.2.2 시험기준 및 활용방안

- 미국재료시험협회(ASTM)의 시험법과 국제암반역학회의 시험규정(ISRM)을 적용

3.3.6.2.3 암석물성 및 일축압축강도

3.3.6.2.3.1 교량구간 성과요약

3.3.6.2.3.2 터널구간 성과요약

3.3.6.2.3.3 깎기구간 성과요약

3.3.6.2.3.4 성과분석

(1) 암질별 탄성계수 분포

(2) 암질별 일축압축강도 분포

(3) 탄성계수와 일축압축강도와 관계

(4) 분석결과

- 탄성계수 분포 : 22,000~885,000kgf/㎠

- 일축압축강도 분포 : 40~1,200kgf/㎠

- 탄성계수와 일축압축강도 관계식 : E = 506.14×Qu + 118,183

(5) RMR과 탄성계수 관계

(6) RMR과 일축압축강도 관계

- RMR 증가에 따라 탄성계수나 일축압축압축강도가 증가하는 경향을 보임

- 탄성계수와 RMR 상관식 : E = 88,536×e^0.0285×RMR

- 일축압축강도와 RMR 상관식 : Qu = 15,923×RMR -156.79

3.3.6.2.3.5 성과활용

- 기초 : 일축압축강도에 의한 지지력 산정, RMR 분류에 활용

- 터널 : 암반분류, 터널발파패턴설계에 활용

- 비탈면 : Weaver의 토공성과분석시 토공난이도 평가에 활용

3.3.6.2.4 삼축압축시험

3.3.6.2.4.1 시험성과요약

3.3.6.2.4.2 시험성과분석

- 암종별 점착력 분포

- 암종별 내부마찰각 분포

3.3.6.2.4.3 시험성과활용

m_i값을 이용한 우물통기초의 강도정수 산정, 터널구간의 강도정수 산정

3.3.6.2.5 점하중강도시험

3.3.6.2.5.1 점하중시험 성과

3.3.6.2.5.2 시험성과요약

3.3.6.2.5.3 시험성과 분석

일축압축강도 시험 25회를 실시하고 점하중시험을 52회 실시하여 점하중 및 일축압축강도의 상관관계를 분석 실시

(1) 일축압축강도와 점하중강도지수

(2) 분석결과

(2.1) 시험수량 : 총 53회

- 터널구간 : 11회

- 교량구간 : 40회

- 깎기구간 : 2회

(2.2) 일축압축강도와 점하중지수의 상관식

Qu = 21.266×Is50+10

(2.3) 일축압축강도와 점하중지수의 상관관계가 매우 양호한 것으로 분석됨

3.3.6.2.5.4 시험성과활용

일축압축강도 미실시 구간에 대해 상관관계를 이용하여 일축압축강도를 산출하고 암반분류 및 설계정수 산정에 활용

3.3.6.2.6 압열인장강도시험

- 시험성과요약

3.3.6.3 실내특수시험성과

3.3.6.3.1 절리면전단시험

3.3.6.3.1.1 시험목적

터널 및 깎기구간을 대상으로 전단면에 대한 수직응력에 따른 최대 및 잔류전단강도 측정

3.3.6.3.1.2 시험성과요약

3.3.6.3.1.3 JRC, JCS, 절리면 강성시험

3.3.6.3.1.4 시험성과분석

(1) 전단강도

(1.1) 암질별 절리면 최대전단강도

(1.2) 암질별 잔류 최대전단강도

(1.3) 분석결과

- 최대 절리면전단강도 : 2.2~20.7 kgf㎠

- 최대 잔류전단강도 : 1.9~16.3 kgf/㎠

- 암질에 따른 절리면 전단강도 특성은 서로 비슷함

(2) 점착력 및 내부마찰각 분포

(2.1) 암질별 절리면 점착력 분포

(2.2) 암질별 절리면 내부마찰각 분포

(2.3) 분석결과

- 절리면 점착력 : 0.1~2.7 kgf/㎠

- 절리면 내부마찰각 : 24~42°

- 암질에 따라 점착력 및 내부마찰각 분포 범위가 다소차이가 남

(3) 전단강성 분포

(3.1) 암질별 절리면 전단강성 분포

(3.2) 분석결과

- 절리면 전단강성 : 3.8~45.4 kgf/㎠/mm

- 연암의 전단강성이 경암에 비해 넓게 분포됨

3.3.6.3.1.5 결과활용

- 암석절리의 전단특성을 파악하여 불연속면의 강도특성 파악

- 불연속체 해석시 입력정수

- 암반비탈면 안정성 검토

- 터널갱구부 및 남,북측앵커리지 안정성 검토

3.3.6.3.2 레이져 JRC 측정

3.3.6.3.2.1 시험목적

레이져를 이용하여 절리면 거칠기(Joint Roughness Coefficient, JRC)측정

3.3.6.3.2.2 시험결과

(1) TB-2(15.7~16.3)

- JRC = 4~6

(2) TB-5(14.7~14.9)

- JRC = 8~10

(3) BH-40(4.8~5.0m)

- JRC = 10~12

(4) BH-45(27.4~27.9)

- JRC = 4~6

(5) CB-4(16.6~16.8)

- JRC = 8~10

(6) JRC종합

- 레이져 JRC 측정결과 JRC 분포는 4~10 정도로Smooth~Undulated 함

3.3.6.3.2.3 시험성과활용

절리면 전단시험과 함께 불연속면의 물성치 산정 및 BB-Model의 입력자료로 활용

3.3.6.3.3 AE/DRA 시험

3.3.6.3.3.1 시험목적

과업구간내 현장암반의 초기응력 및 측압계수 산정 (거금터널 및 북측앵커리지-소록터널구간)

- AE시험 : 과거에 받았던 큰 응력을 공시체가 받게 되면 새로운 균열이 발생하면서 미소파괴음(AE)발생되는데 AE값의 급격한 증가로부터 측압계수 측정

- DRA시험 : 응력이력을 받은 암석이 폐색할 때의 변형특성과 선행응력 이상의 재하에 의해 새로운 균열이 발생하는 경우 변형특성 차이가 생기는 것을 이용한 방법

3.3.6.3.3.2 시험성과요약

3.3.6.3.3.3 시험성과그래프

3.3.6.3.3.4 시험성과분석

(1) 심도별 측압계수

(2) 분석결과

- 거금도구간의 측압계수는 2.58~3.46 정도로 매우 큰 값을 보임

- 소록도구간의 측압계수는 1.8 내외로 거금도구간에 비해 작게 나타남

- 심도별로는 뚜렷한 변화경향을 보이지 않음

- 터널이 천심도에 계획되어 있어 측압계수가 실제로 클 것으로 예상됨

3.3.6.3.3.5 시험사례분석

- 측압계수는 수압파쇄시험으로 구하는 것이 일반적이나 상기의 시험사례분석결과 AE/DRA시험과 수압파쇄시험결과가 대체로 유사한 것으로 나타나 AE/DRA시험의 적용성은 충분한 것으로 판단됨

- 따라서 본 과업의 경우 AE/DRA 시험결과를 기준으로 측압계수를 적용하였음

3.3.6.3.3.6 시험성과활용

터널 및 구조물기초 연속체 해석에 입력치로 활용

3.3.6.3.4 이방성시험

(1) 시험목적

- 생성원인, 절리상태, 풍화정도, 지하수, 초기응력상태에 따라 암반은 이방성을 띠게 됨

- 엽리의 방향에 따라 변화하는 강도이방성을 측정하여 터널안정해석시 활용

(2) 시험성과요약

(3) 시험성과분석

- 화강편마암은 화강암에 가까운 등방성을 나타내며, 호상흑운모 편마암은 편리의 영향으로 약한 이방성을 보임

- 흑운모 편마암에 해당하는 소록터널 시점부, 북측앵커리지, 소록교 지역의 경우 이방성을 감안하여 변형계수를 적용시켜야할 것으로 판단됨

- 특히 북측앵커리지에 대한 수치해석시 공내재하시험에서 구한 변형계수는 E₁에 해당하므로 수직방향 변형계수는 E₁/E₂ 만큼 감소시켜야 할 것으로 판단됨

(4) 시험성과 활용

- 수치해석등 이방성을 고려한 터널구조물의 안정성 평가시 활용

- 터널구간의 암종별 이방성 정도를 평가

3.3.6.3.5 공진주시험

3.3.6.3.5.1 시험목적

- 현장시험은 저전단변형률 조건에서의 시험이므로 공진주시험에 의해 전단변형률 레벨에 따른 동전단탄성계수 변화 및 감쇠비의 변화를 구해 내진해석에 적용

- 암반의 경우 현장시험에서 감쇠비를 구할 수 없으므로 Impact Echo시험을 이용하여 감쇠비 산정

3.3.6.3.5.2 토사의 공진주시험 내용

3.3.6.3.5.3 토사의 동적물성치 분석결과

(1) 퇴적토

- 유효구속압별 전단탄성계수

- 정규화된 변형률별 전단탄성계수

- 유효구속압별 감쇠비

- 변형률별 감쇠비

(2) 풍화토

- 유효구속압별 전단탄성계수

- 정규화된 변형률별 전단탄성계수

- 유효구속압별 감쇠비

- 변형률별 감쇠비

(3) 토사의 전단변형률 범위에 따른 전단탄성계수 및 감쇠비

3.3.6.3.5.4 시험성과분석

- 전단변형률이 0.003~0.004%까지는 점쌓기의 경향을 보여주며, 0.002%부터는 사질토의 경향을 보임

- 재료감쇠비의 경우도 전단탄성계수 감쇠곡선의 경향처럼, 저변형률에서는 점쌓기의 특성을, 고변형률에서는 사질토의 경향을 갖는 전형적인 실트질 모래의 특성을 보임

- 전단탄성계수는 Seed and Idriss(1989)가 제안한 사질토의 상한선 곡선과 하한선 곡선의 사이에 존재

3.3.6.3.5.4.1 암석의 Impact Echo 시험내용

3.3.6.3.5.4.2 암석의 동적물성치 분석결과

(1) TB-2(거금터널)

- 감쇠비

- 공진주파수

(2) TB-6(소록터널)

- 감쇠비

- 공진주파수

(3) BH-3(연도교 주탑PY1)

- 감쇠비

- 공진주파수

(4) BH-17(연도교 교각 P2)

- 감쇠비

- 공진주파수

(5) BH-29(연도교 주탑 PY2)

- 감쇠비

- 공진주파수

(6) BH-43(북측앵커리지)

- 감쇠비

- 공진주파수

3.3.6.3.5.5 결과분석

- Impact Echo 시험으로 구한 암석의 감쇠비는 0.68~2.04% 정도로 나타났음

- 일반적인 내진해석시 적용하는 암반의 감쇠비 2%에 비해 작게 평가되었는데 이는 암석코아에 의한 값으로 암반내부에 존재하는 절리나 파쇄영향이 고려되지 않음

- 따라서 실제 해석시에는 암반의 일반적인 값인 감쇠비 = 2%를 적용하여도 무방할 것으로 판단됨

3.3.6.3.5.6 결과활용

구조물 및 터널의 내진해석시 설계정수로 적용

3.3.6.3.6 CREEP시험

3.3.6.3.6.1 시험목적

- 실제 현지암반 내에서 응력상태하에서의 변형은 수시간에서 길게는 수개월에 걸쳐 계속되므로 시간이 암석의 거동에 미치는 영향은 암반 구조물을 해석하는데 중요한 요소임

- 북측 앵커리지부에서 채취한 시료를 이용하여 버거모델 입력 물성치 산정

- 암석의 변형거동

- Burger's Model

3.3.6.3.6.2 시험결과

(1) 시험결과

(2) 결과분석

- 응력비에 따른 Creep Rate는 7.5~74.3×10^-6/hr의 범위를 보임

- 사용하중의 6~12배 정도인 응력비 = 40~70%인 경우에는 Creep Curve에서 Creep 경향이 뚜렷이 관찰되나 사용하중 상태인 응력비 = 6%의 경우에는 Creep이 거의 없는 것으로 나타났음

- 북측앵커리지 정착부 암반에 발생하는 최대응력은 40kgf/㎠ 정도로 응력비 6% 정도에 해당하며 이 경우 Creep은 무시하여도 무방할 것으로 판단됨

3.3.6.3.6.3 설계적용

본 과업구간의 응력상태를 감안하여 볼 때 Creep에 대한 영향은 없는 것으로 판단됨

3.3.6.3.7 진동삼축압축시험

3.3.6.3.7.1 시험목적

- 신촌교 구간은 N치 10이하의 포화된 사질토 지반이 존재하여 액상화 간이 예측결과 액상화 가능성이 있는 것으로 나타나 액상화 상세예측이 필요한 것으로 나타남

- 액상화 상세예측에 필요한 액상화 전단저항응력비 특성곡선(진동전단응력비-진동재하회수)을 산정하기 위하여 시추조사시 채취된 시료를 이용하여 진동삼축압축시험수행

3.3.6.3.7.2 시험조건

3.3.6.3.7.3 검토대상지반의 지층상태

3.3.6.3.7.4 시험성과

3.3.6.3.7.5 액상화 저항곡선의 작성

- 국내지진규모를 고려한 반복회수 10회기준

- 전단저항응력비(τ_l/σ_v') : 0.38

- 보정계수 : Cr = C1×C2

C1 = 0.9, C2 = 1+2k_o/3 : Ko = 0.5

- 본 과업적용 보정계수

Cr = 0.9×(1+2×0.5)/3 = 0.6

- 전단저항응력비(보정 후) : 0.23

3.3.6.3.7.5.1 시험결과의 이용

3.3.6.3.8 지하수수질분석

3.3.6.3.8.1 시험목적

용수사용 적합성 여부, 콘크리트 부식, 배수구 막힘현상, 콘크리트 배합수 활용여부, 현지 지하수 고유특성 등을 판단

3.3.6.3.8.2 시험수행과정

(1) 분석항목

- 콘크리트부식, 배수구막힘,

- 콘크리트배합수 : 5항목

(2) 결과분석

- 지하수 수질의 화학적 분석

- 토양시료의 화학적 성분 분석

(3) 결과활용

- 배합수 적정성 여부판단

- 배수구 막힘현상 평가

3.3.6.3.8.3 시험결과

3.3.6.3.8.4 검토기준 및 검토결과

(1) 콘크리트 부식정도 기준(DIN 4030)

(2) 콘크리트 배합수의기준(Rump and Krist, 1988)

(3) 배수구 막힘현상 유발검토 유발기준(독일)

(4) 시험검토결과

3.3.6.3.8.5 결과활용

과업구간 수질에 의한 용수 적합성여부, 콘크리트 부식여부, 배수구 막힘현상 유발, 콘크리트 배합수 조건 등을 판단하여 터널, 교량설계, 시공시 반영

3.3.6.3.9 본선암 유용성 시험

(1) 시험목적

- 터널내 암버력 및 갱구비탈면 굴착시 발생하는 암석을 공사용 골재로의 유용여부를 판단

(2) 시험결과

(3) 결과분석

(4) 결과활용

- 각종 공사용 골재로의 유용성 여부를 판단